JP6976143B2 - Water treatment system and water treatment method - Google Patents

Water treatment system and water treatment method Download PDF

Info

Publication number
JP6976143B2
JP6976143B2 JP2017219379A JP2017219379A JP6976143B2 JP 6976143 B2 JP6976143 B2 JP 6976143B2 JP 2017219379 A JP2017219379 A JP 2017219379A JP 2017219379 A JP2017219379 A JP 2017219379A JP 6976143 B2 JP6976143 B2 JP 6976143B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
treated
flocculant
flocs
target value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017219379A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019089022A (en
Inventor
良一 有村
太 黒川
卓 毛受
雄 横山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2017219379A priority Critical patent/JP6976143B2/en
Publication of JP2019089022A publication Critical patent/JP2019089022A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6976143B2 publication Critical patent/JP6976143B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Description

本発明の実施形態は、水処理システム及び水処理方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a water treatment system and a water treatment method .

水処理プラントでは、処理すべき原水への凝集剤の注入量を制御する凝集剤注入制御装置が用いられている。しかしながら、従来の凝集剤注入制御装置による制御では、凝集剤の注入量をリアルタイムに、かつ原水の水質に応じた適切な量に制御することは困難であった。そのため、処理後の水(以下「処理水」という。)の水質が安定せず、凝集剤の注入量が必要以上に増加してしまう可能性があった。 In a water treatment plant, a flocculant injection control device that controls the injection amount of the flocculant into the raw water to be treated is used. However, it has been difficult to control the injection amount of the flocculant in real time and to an appropriate amount according to the water quality of the raw water by the control by the conventional flocculant injection control device. Therefore, the water quality of the treated water (hereinafter referred to as "treated water") may not be stable, and the injection amount of the flocculant may increase more than necessary.

特許第3522650号公報Japanese Patent No. 352265 特許第5925005号公報Japanese Patent No. 592005 特許第5131005号公報Japanese Patent No. 5131005 特許第5636263号公報Japanese Patent No. 5636263

本発明が解決しようとする課題は、凝集剤の注入量をより適切な量に制御することができる凝集剤注入制御装置、凝集剤注入制御方法及び凝集剤注入制御システムを提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a flocculant injection control device, a flocculant injection control method, and a flocculant injection control system capable of controlling the injection amount of the flocculant to a more appropriate amount.

実施形態の水処理システムは、pH調整剤注入装置と、凝集剤注入装置と、pH計と、凝集剤注入制御装置とを持つ。pH調整剤注入装置は、被処理水のアルカリ度が所定の値となるように、原水に注入するpH調整剤の注入量を決定する。凝集剤注入装置は、被処理水にアルミニウムを主成分とする凝集剤を注入する。pH計は、原水とpH調整剤と凝集剤とが混和した被処理水のpHを測定する。凝集剤注入制御装置は、凝集剤注入量を制御する。凝集剤注入制御装置は、目標値算出部と、注入量制御部と、を持つ。目標値算出部あ、pH計が測定した被処理水のpHに基づいて被処理水中のフロックの荷電状態の目標値を算出する。注入量制御部は、前記目標値算出部によって算出されたフロックの荷電状態の目標値に基づいて、前記被処理水中のフロックの荷電状態が、前記目標値に近づくように前記凝集剤注入量を制御する。 The water treatment system of the embodiment includes a pH adjuster injection device, a coagulant injection device, a pH meter, and a coagulant injection control device. The pH adjuster injection device determines the injection amount of the pH adjuster to be injected into the raw water so that the alkalinity of the water to be treated becomes a predetermined value. The coagulant injection device injects a coagulant containing aluminum as a main component into the water to be treated. The pH meter measures the pH of the water to be treated, which is a mixture of raw water, a pH adjuster and an agglutinant. The flocculant injection control device controls the injection amount of the flocculant. The coagulant injection control device has a target value calculation unit and an injection amount control unit. Target value calculation unit Ah, the target value of the charge state of the flocs in the water to be treated is calculated based on the pH of the water to be treated measured by the pH meter. The injection amount control unit sets the coagulant injection amount so that the charge state of the flocs in the water to be treated approaches the target value based on the target value of the charge state of the flocs calculated by the target value calculation unit. Control.

第1の実施形態の凝集剤注入制御システム2を備える水処理プラント1の構成の具体例を示す図。The figure which shows the specific example of the structure of the water treatment plant 1 provided with the flocculant injection control system 2 of 1st Embodiment. 第1の実施形態における被処理水のpHと第2形態アルミニウム比率との関係性の具体例を示す図。The figure which shows the specific example of the relationship between the pH of the water to be treated and the aluminum ratio of the 2nd Embodiment in 1st Embodiment. 第1の実施形態における被処理水のアルカリ度と第2形態アルミニウム比率との関係性を示す図。The figure which shows the relationship between the alkalinity of the water to be treated in 1st Embodiment, and the aluminum ratio of 2nd Embodiment. 第1の実施形態における第1形態アルミニウム比率、第2形態アルミニウム比率及び第3形態アルミニウム比率の具体例を示す図。The figure which shows the specific example of the 1st form aluminum ratio, the 2nd form aluminum ratio, and the 3rd form aluminum ratio in 1st Embodiment. 第1の実施形態における第1形態アルミニウム比率、第2形態アルミニウム比率及び第3形態アルミニウム比率の具体例を示す図。The figure which shows the specific example of the 1st form aluminum ratio, the 2nd form aluminum ratio, and the 3rd form aluminum ratio in 1st Embodiment. 第1の実施形態において良好なフロックが形成される状況を説明する図。The figure explaining the situation which the good floc is formed in the 1st Embodiment. 第1の実施形態において不良なフロックが形成される状況を説明する図。The figure explaining the situation which the defective floc is formed in 1st Embodiment. 第1の実施形態における懸濁液を収容するセルの具体例を示す図。The figure which shows the specific example of the cell which contains the suspension in 1st Embodiment. 第1の実施形態における制御部83の機能構成の具体例を示す図。The figure which shows the specific example of the functional structure of the control part 83 in 1st Embodiment. 第1の実施形態における被処理水のpHと荷電状態目標値との関係の具体例を示す図。The figure which shows the specific example of the relationship between the pH of the water to be treated and the charge state target value in 1st Embodiment. 第1の実施形態における被処理水のpHと荷電状態目標値との関係の具体例を示す図。The figure which shows the specific example of the relationship between the pH of the water to be treated and the charge state target value in 1st Embodiment. 第2の実施形態の凝集制御システム2aを備える水処理プラント1aの構成の具体例を示す図。The figure which shows the specific example of the structure of the water treatment plant 1a provided with the agglutination control system 2a of the 2nd Embodiment. 第2の実施形態における調整装置100の構成の具体例を示す図。The figure which shows the specific example of the structure of the adjustment apparatus 100 in 2nd Embodiment.

以下、実施形態の水処理システム及び水処理方法を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the water treatment system and the water treatment method of the embodiment will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の凝集剤注入制御システム2を備える水処理プラント1の構成の具体例を示す図である。水処理プラント1は、固液分離機能を備える設備であれば、特定の設備に限定されない。固液分離機能は、液体に含まれている懸濁物等の固形物を凝集剤によって凝集及び沈降させることで液体から分離する機能である。水処理プラント1は、例えば、浄水場であってもよいし、製紙工場や食品工場などの各種工場に設けられた水処理設備であってもよい。水処理プラント1が浄水場である場合、原水は、例えば、河川水、ダム湖水、地下水、雨水、下水である。一方、水処理プラント1が製紙工場又は食品工場である場合、原水は、例えば、工業排水である。以下、水処理プラント1は、一例として浄水場として記述する。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a specific example of the configuration of a water treatment plant 1 including the flocculant injection control system 2 of the first embodiment. The water treatment plant 1 is not limited to a specific facility as long as it is a facility having a solid-liquid separation function. The solid-liquid separation function is a function of separating a solid substance such as a suspension contained in a liquid from a liquid by aggregating and precipitating it with a flocculant. The water treatment plant 1 may be, for example, a water purification plant or a water treatment facility provided in various factories such as a paper factory and a food factory. When the water treatment plant 1 is a water purification plant, the raw water is, for example, river water, dam lake water, groundwater, rainwater, and sewage. On the other hand, when the water treatment plant 1 is a paper mill or a food factory, the raw water is, for example, industrial wastewater. Hereinafter, the water treatment plant 1 will be described as a water purification plant as an example.

例えば、図1に示す水処理プラント1は、固液分離機能を実現する手段として凝集剤注入制御システム2、pH調整剤注入装置3及び各貯水部を備える。例えば、各貯水部は、着水井10、混和池20(急速混和池)、フロック形成池30−1〜30−3、沈殿池40、ろ過池50及び浄水池60である。各貯水部のうち、着水井10は、被処理水の流れに関して最も上流に位置する。各貯水部のうち、浄水池60は、被処理水の流れに関して最も下流に位置する。 For example, the water treatment plant 1 shown in FIG. 1 includes a flocculant injection control system 2, a pH adjuster injection device 3, and each water storage unit as means for realizing the solid-liquid separation function. For example, each water reservoir is a landing well 10, a mixing pond 20 (rapid mixing pond), a floc forming pond 30-1 to 30-3, a settling pond 40, a filtration pond 50, and a water purification pond 60. Of each water storage section, the landing well 10 is located most upstream with respect to the flow of the water to be treated. Of each water reservoir, the water purification reservoir 60 is located most downstream with respect to the flow of the water to be treated.

着水井10は、水処理プラント1に送られてきた原水を貯え、原水から植物や土砂等の比較的比重の大きい不要物を分離して後段の貯水部に送水する設備である。ここでいう原水とは水処理プラント1の処理対象となる水のことであり、水処理プラント1の内外から着水井10に送られる。以下では、この原水を含め、水処理プラント1において処理中の水を「被処理水」と記載し、処理を終えて放流又は再利用可能となった水を「処理済み水」と記載する。即ち、原水は初期状態の被処理水ということができる。 The landing well 10 is a facility that stores the raw water sent to the water treatment plant 1, separates unnecessary substances having a relatively large specific density such as plants and earth and sand from the raw water, and sends the water to the water storage section in the subsequent stage. The raw water referred to here is water to be treated by the water treatment plant 1, and is sent to the landing well 10 from inside and outside the water treatment plant 1. In the following, the water being treated in the water treatment plant 1, including this raw water, will be referred to as "treated water", and the water discharged or reusable after the treatment will be referred to as "treated water". That is, the raw water can be said to be the water to be treated in the initial state.

着水井10には水質計11が備えられる。水質計11は着水井10内の被処理水の水質を測定する。例えば、水質は、濁度や色度、水温、導電率、pH(水素イオン濃度指数)、アルカリ度(酸消費量)等の諸量によって表される。水質計11は、これら諸量の測定によって得られた水質を示す情報を凝集剤注入制御システム2に送信する。着水井10では、植物や土砂等の比較的大きな不要物が沈殿によって被処理水から分離される。これらの不要物が分離された上澄みの水(以下「上澄み水」という。)は、沈殿によって分離されずに残留した懸濁物を含んだ状態で後段の混和池20に送られる。なお、着水井10の上流側には流量調整弁13が備えられ、この流量調整弁13によって着水井10に流入する原水の流量が調整される。 The landing well 10 is provided with a water quality meter 11. The water quality meter 11 measures the water quality of the water to be treated in the landing well 10. For example, water quality is represented by various quantities such as turbidity, chromaticity, water temperature, conductivity, pH (hydrogen ion concentration index), and alkalinity (acid consumption). The water quality meter 11 transmits information indicating the water quality obtained by measuring these quantities to the flocculant injection control system 2. In the landing well 10, relatively large unnecessary substances such as plants and earth and sand are separated from the water to be treated by sedimentation. The supernatant water from which these unnecessary substances have been separated (hereinafter referred to as “supernatant water”) is sent to the mixing pond 20 in the subsequent stage in a state containing the suspension remaining without being separated by precipitation. A flow rate adjusting valve 13 is provided on the upstream side of the landing well 10, and the flow rate of raw water flowing into the landing well 10 is adjusted by the flow rate adjusting valve 13.

着水井10と混和池20との間の配管には流量計12が備えられる。流量計12は、着水井10から混和池20に送られる上澄み水の流量を測定する。流量計12は、着水井10から混和池20に送られる上澄み水の流量を示す情報を、凝集剤注入制御システム2に送信する。 A flow meter 12 is provided in the pipe between the landing well 10 and the mixing pond 20. The flow meter 12 measures the flow rate of the supernatant water sent from the landing well 10 to the mixing pond 20. The flow meter 12 transmits information indicating the flow rate of the supernatant water sent from the landing well 10 to the mixing pond 20 to the coagulant injection control system 2.

なお、着水井10と混和池20との間の配管(水路)には、pH調整剤注入装置3によってpH調整剤が注入される。pH調整剤には酸性のものとアルカリ性のものとがある。例えば、硫酸や塩酸は酸性のpH調整剤であり、水酸化ナトリウム(別名:苛性ソーダ)はアルカリ性のpH調整剤である。pH調整剤注入装置3は、被処理水の水質に基づいて酸性又はアルカリ性のどちらのpH調整剤を注入すべきかを決定するとともに、混和池20における被処理水のアルカリ度が所定の値となるようにpH調整剤の注入量を決定する。例えば、アルカリ性のpH調整剤を注入する場合、pH調整剤注入装置3は、混和池20における被処理水のアルカリ度が20±5[mg/l]程度となるように注入量を決定する。なお、pH調整剤は、混和池20に直接注入されてもよい。また、pH調整剤の注入は、ポンプ等の手動操作によって実現されてもよいし、pH調整剤注入装置3が電動ポンプを制御することによって実現されてもよい。 The pH adjuster is injected into the pipe (water channel) between the landing well 10 and the mixing pond 20 by the pH adjuster injection device 3. There are acidic and alkaline pH adjusters. For example, sulfuric acid and hydrochloric acid are acidic pH regulators, and sodium hydroxide (also known as caustic soda) is an alkaline pH regulator. The pH adjuster injection device 3 determines whether to inject an acidic or alkaline pH adjuster based on the water quality of the water to be treated, and the alkalinity of the water to be treated in the mixing pond 20 becomes a predetermined value. The injection amount of the pH adjuster is determined so as to be used. For example, when injecting an alkaline pH adjuster, the pH adjuster injection device 3 determines the injection amount so that the alkalinity of the water to be treated in the mixing pond 20 is about 20 ± 5 [mg / l]. The pH adjuster may be directly injected into the mixing pond 20. Further, the injection of the pH adjuster may be realized by a manual operation of a pump or the like, or may be realized by the pH adjuster injection device 3 controlling the electric pump.

混和池20には、上澄み水が着水井10から送られる。凝集剤注入制御システム2は混和池20の水(以下「混和水」という。)に凝集剤を注入する。例えば、凝集剤には、ポリ塩化アルミニウム(PAC:Poly Aluminum Chloride)や硫酸アルミニウム(硫酸ばんど)などがある。以下、これらの凝集剤又はpH調整剤等が水に注入される工程を「薬注工程」という。 The supernatant water is sent from the landing well 10 to the mixing pond 20. The coagulant injection control system 2 injects the coagulant into the water of the admixture pond 20 (hereinafter referred to as “miscible water”). For example, the flocculant includes polyaluminum chloride (PAC: Poly Aluminum Chloride) and aluminum sulfate (aluminum sulfate). Hereinafter, the step of injecting these flocculants or pH adjusters into water is referred to as a "chemical injection step".

通常、懸濁物の表面は、水中ではマイナスに帯電している。一方、凝集剤は、水中ではプラスに帯電している。従って、凝集剤は懸濁物に付着する。懸濁物に付着した凝集剤は、懸濁物のマイナスの荷電を打ち消すことによって、懸濁物の表面電荷を0[mV]に近づける。懸濁物の表面電荷が0[mV]に近づくに従い、ゼータ電位は0[mV]に近づく。従って、凝集剤は、懸濁物同士の反発を弱めて衝突回数を増加させる作用を有する。この凝集剤の作用により、衝突したフロック同士が徐々に集塊化していき、より大きなフロックの形成が促進される。 Normally, the surface of the suspension is negatively charged in water. On the other hand, the flocculant is positively charged in water. Therefore, the flocculant adheres to the suspension. The flocculant adhering to the suspension brings the surface charge of the suspension closer to 0 [mV] by canceling the negative charge of the suspension. As the surface charge of the suspension approaches 0 [mV], the zeta potential approaches 0 [mV]. Therefore, the flocculant has the effect of weakening the repulsion between the suspensions and increasing the number of collisions. Due to the action of this flocculant, the flocs that collide with each other gradually agglomerate, and the formation of larger flocs is promoted.

混和池20には攪拌装置21及びpH計22が備えられる。攪拌装置21(急速攪拌装置)は混和池20の水を攪拌する。例えば、攪拌装置21はフラッシュミキサである。攪拌装置21にはモータが接続されており、攪拌スピードが可変であってもよい。pH計22は混和池20の水のpHを連続的に測定する。pH計22は混和池20の水のpHを、予め定められた周期で間欠的に測定してもよい。例えば、pH計22は10分周期でpHを測定する。pH計22は、混和池20の水のpHの値を示す情報を、凝集剤注入制御システム2に送信する。pH計22は、混和池20とフロック形成池30−1との間の配管に備えられていてもよい。 The mixing pond 20 is provided with a stirring device 21 and a pH meter 22. The stirring device 21 (rapid stirring device) stirs the water in the mixing pond 20. For example, the stirring device 21 is a flash mixer. A motor is connected to the stirring device 21, and the stirring speed may be variable. The pH meter 22 continuously measures the pH of the water in the mixing pond 20. The pH meter 22 may intermittently measure the pH of the water in the mixing pond 20 at a predetermined cycle. For example, the pH meter 22 measures pH every 10 minutes. The pH meter 22 transmits information indicating the pH value of the water in the mixing pond 20 to the flocculant injection control system 2. The pH meter 22 may be provided in the pipe between the mixing pond 20 and the floc forming pond 30-1.

フロック形成池30−1〜30−3のうち、フロック形成池30−1は、被処理水の流れに関して最も上流に位置する。フロック形成池30−1〜30−3のうち、フロック形成池30−3は、被処理水の流れに関して最も下流に位置する。 Of the floc forming ponds 30-1 to 30-3, the floc forming pond 30-1 is located most upstream with respect to the flow of the water to be treated. Of the floc forming ponds 30-1 to 30-3, the floc forming pond 30-3 is located most downstream with respect to the flow of the water to be treated.

フロック形成池30−1には、混和池20から被処理水が送られる。フロック形成池30−1には攪拌装置31−1が備えられる。攪拌装置31−1は、モータに駆動されることによって、フロック形成池30−1の被処理水を攪拌する。例えば、攪拌装置31−1はフロキュレータである。攪拌装置31−1によって攪拌された被処理水中では、微細なフロックが衝突を繰り返すことによってより大きな粒径のフロックが形成される。 Water to be treated is sent from the mixing pond 20 to the floc forming pond 30-1. The floc forming pond 30-1 is provided with a stirring device 31-1. The stirring device 31-1 is driven by a motor to stir the water to be treated in the floc forming pond 30-1. For example, the stirrer 31-1 is a floculator. In the water to be treated, which is agitated by the agitator 31-1, fine flocs repeatedly collide with each other to form flocs having a larger particle size.

フロック形成池30−2には、フロック形成池30−1から被処理水が送られる。フロック形成池30−2には攪拌装置31−2が備えられる。例えば、攪拌装置31−2は、攪拌装置31−1と同様のフロキュレータであり、攪拌装置31−1と比較して弱い力でフロック形成池30−2の水を攪拌する。フロック形成池30−1と同様に、フロック形成池30−2では、攪拌装置31−2の攪拌によるフロック同士の衝突によってより大きなフロックが形成される。 Water to be treated is sent from the floc forming pond 30-1 to the floc forming pond 30-2. The floc forming pond 30-2 is provided with a stirrer 31-2. For example, the stirring device 31-2 is a floculator similar to the stirring device 31-1 and stirs the water in the floc forming pond 30-2 with a weaker force than the stirring device 31-1. Similar to the floc forming pond 30-1, in the floc forming pond 30-2, a larger floc is formed by the collision between the flocs due to the stirring of the stirring device 31-2.

フロック形成池30−3には、フロック形成池30−2から被処理水が送られる。フロック形成池30−3には攪拌装置31−3が備えられる。例えば、攪拌装置31−3は、攪拌装置31−2と同様のフロキュレータであり、攪拌装置31−2と比較して弱い力でフロック形成池30−3の水を攪拌する。フロック形成池30−2と同様に、フロック形成池30−3では、攪拌装置31−3の攪拌によるフロック同士の衝突によって、フロックはさらに大きなフロックへと成長する。これによって、フロック形成池30−3の被処理水中では、フロック形成池30−1及び30−2と比較して粒径の大きいフロックが形成される。以下、フロック形成池30−1〜30−3に共通する事項の説明においては、符号の一部を省略して、フロック形成池30−1〜30−3を「フロック形成池30」と表記する。 Water to be treated is sent to the floc forming pond 30-3 from the floc forming pond 30-2. The floc forming pond 30-3 is provided with a stirring device 31-3. For example, the stirring device 31-3 is a floculator similar to the stirring device 31-2, and stirs the water in the floc forming pond 30-3 with a weaker force than the stirring device 31-2. Similar to the floc forming pond 30-2, in the floc forming pond 30-3, the flocs grow into larger flocs due to the collision between the flocs due to the stirring of the stirring device 31-3. As a result, in the water to be treated of the floc forming pond 30-3, flocs having a larger particle size than those of the floc forming ponds 30-1 and 30-2 are formed. Hereinafter, in the description of matters common to the floc forming ponds 30-1 to 30-3, a part of the reference numeral is omitted, and the floc forming ponds 30-1 to 30-3 are referred to as "flock forming pond 30". ..

沈殿池40には、フロック形成池30−3から被処理水が送られる。被処理水は、予め定められた所定時間以上の間沈殿池40に貯留される。この予め定められた所定時間は、例えば3時間である。沈殿池40では、所定時間の沈殿によってフロックが被処理水から分離される。以下、フロックが被処理水から分離される工程を「分離工程」という。沈殿池40の最下流部では、沈殿によって得られた上澄み水に対してオゾン処理及び生物活性炭処理の少なくとも一方がさらに施されてもよい。 Water to be treated is sent to the settling basin 40 from the floc forming basin 30-3. The water to be treated is stored in the settling basin 40 for a predetermined time or longer. This predetermined predetermined time is, for example, 3 hours. In the settling basin 40, flocs are separated from the water to be treated by settling for a predetermined time. Hereinafter, the step of separating the flocs from the water to be treated is referred to as a "separation step". At the most downstream portion of the settling basin 40, at least one of ozone treatment and bioactivated carbon treatment may be further applied to the supernatant water obtained by the sedimentation.

沈殿池40には水質計41が備えられる。水質計41は、沈殿池40内の上澄み水の水質を測定する。例えば、水質計41は上澄み水の水質として濁度及び色度を測定する。水質計41は、沈殿池40の最も下流側付近から採取された上澄み水の水質を測定する。水質計41は、これら諸量の測定によって得られた水質を示す情報を凝集剤注入制御システム2に送信する。 The settling basin 40 is provided with a water quality meter 41. The water quality meter 41 measures the water quality of the supernatant water in the settling basin 40. For example, the water quality meter 41 measures turbidity and chromaticity as the water quality of the supernatant water. The water quality meter 41 measures the water quality of the supernatant water collected from the vicinity of the most downstream side of the settling basin 40. The water quality meter 41 transmits information indicating the water quality obtained by measuring these quantities to the flocculant injection control system 2.

ろ過池50には、沈殿池40の上澄み水が送られる。ろ過池50では、沈殿池40から送られた上澄み水がろ過される。ろ過池50によってろ過された水(以下「清浄水」という。)は、浄水池60に送られる。 The supernatant water of the settling basin 40 is sent to the filtration basin 50. In the filtration basin 50, the supernatant water sent from the settling basin 40 is filtered. The water filtered by the filtration pond 50 (hereinafter referred to as "clean water") is sent to the water purification pond 60.

また、ろ過池50には、水位上昇測定装置51が備えられる。水位上昇測定装置51は、ろ過池50の水位を測定する。例えば、水位上昇測定装置51は、異なる時刻に測定された複数の水位に基づいて水位の上昇を測定する。水位上昇測定装置51は、ろ過池50の水位を示す情報を凝集剤注入制御システム2に送信する。 Further, the filtration pond 50 is provided with a water level rise measuring device 51. The water level rise measuring device 51 measures the water level of the filtration pond 50. For example, the water level rise measuring device 51 measures the rise in water level based on a plurality of water levels measured at different times. The water level rise measuring device 51 transmits information indicating the water level of the filtration pond 50 to the flocculant injection control system 2.

浄水池60では、清浄水に対して塩素等よる殺菌処理が施される。殺菌処理が施された清浄水は、浄水池60から住宅等に送られる。また、浄水池60とろ過池50との間には、ろ過池洗浄ポンプ61が設置される。ろ過池洗浄ポンプ61は浄水池60の水を使ってろ過池50の洗浄を行う。このろ過池50の洗浄によって生じた排水は排泥池62に送られる。 In the purified water pond 60, the purified water is sterilized with chlorine or the like. The sterilized clean water is sent from the water purification pond 60 to a house or the like. Further, a filtration pond cleaning pump 61 is installed between the water purification pond 60 and the filtration pond 50. The filter pond cleaning pump 61 cleans the filter pond 50 using the water of the water purification pond 60. The wastewater generated by cleaning the filtration pond 50 is sent to the mud drainage pond 62.

排泥池62には、ろ過池50の洗浄によって生じた排水のほか、フロック形成池30や沈殿池40の底部に溜まった汚泥が図示しないポンプ等により引き抜かれて送られてくる。排泥池62に送られた汚泥は汚泥処理施設63に送られる。汚泥処理施設63に送られた汚泥は、脱水処理が施され、浄水場外に運び出される。 In addition to the drainage generated by cleaning the filtration pond 50, sludge collected at the bottoms of the floc forming pond 30 and the settling pond 40 is pulled out and sent to the mud drain pond 62 by a pump (not shown) or the like. The sludge sent to the sludge pond 62 is sent to the sludge treatment facility 63. The sludge sent to the sludge treatment facility 63 is dehydrated and carried out of the water purification plant.

図2〜図5は、第1の実施形態の凝集剤注入制御システム2が混和水に注入する凝集剤の性質を説明する図である。一般に、浄水場では凝集剤としてPACが用いられることが多い。PACは、塩化アルミニウムの重合体であり、水中において様々な形態で存在しうる。具体的には、PACは水中において、第1形態のアルミニウム(以下「第1形態アルミニウム」という。)と、第2形態のアルミニウム(以下「第2形態アルミニウム」という。)と、第3形態のアルミニウム(以下「第3形態アルミニウム」という。)と、が混合した状態で存在する。第1形態アルミニウム、第2形態アルミニウム及び第3形態アルミニウムの混合の比率は、PACが添加された被処理水のpH又はアルカリ度等に応じて異なる。 2 to 5 are views for explaining the properties of the flocculant to be injected into the miscible water by the flocculant injection control system 2 of the first embodiment. In general, PAC is often used as a flocculant in water purification plants. PAC is a polymer of aluminum chloride and can exist in various forms in water. Specifically, the PAC has a first form of aluminum (hereinafter referred to as "first form aluminum"), a second form of aluminum (hereinafter referred to as "second form aluminum"), and a third form of aluminum in water. It exists in a state of being mixed with aluminum (hereinafter referred to as "third form aluminum"). The mixing ratio of the first form aluminum, the second form aluminum and the third form aluminum varies depending on the pH or alkalinity of the water to be treated to which the PAC is added.

第1形態アルミニウムは、PACが第2形態アルミニウム又は第3形態アルミニウムと比較して小さい分子構造に変化した形態である。第1形態アルミニウムは、モノマーアルミニウムと呼ばれる。第1形態アルミニウムは、第2形態アルミニウム又は第3形態アルミニウムと比較して凝集反応における寄与が小さい。 The first form aluminum is a form in which the PAC is changed to a smaller molecular structure as compared with the second form aluminum or the third form aluminum. The first form aluminum is called monomeric aluminum. The first form aluminum has a smaller contribution to the agglutination reaction than the second form aluminum or the third form aluminum.

第2形態アルミニウムは、PACが多価のイオン性ポリマーに変化した形態である。第2形態アルミニウムは、ポリマーアルミニウムと呼ばれる。第2形態アルミニウムは、荷電中和作用に大きく寄与する。 The second form aluminum is a form in which PAC is transformed into a polyvalent ionic polymer. The second form aluminum is called polymer aluminum. The second form aluminum greatly contributes to the charge neutralizing action.

第3形態アルミニウムは、PACが比較的分子構造の大きなコロイド状のアルミニウムと不溶態のアルミニウムとに変化した形態である。第3形態アルミニウムは、凝集反応における架橋作用に大きく寄与する。従って、第3形態アルミニウムは、フロックが大きくなり沈降しやすい状態となることに大きく寄与する。第3形態アルミニウムの量が不足している場合、荷電中和が良好に進んだとしても架橋作用がうまく働かないため、フロックは大きくならない。この場合、フロックが沈降しにくいため、被処理水の濁度はあまり低下しない。このような観点から、良好な(大きく、沈降性の良い)フロックを形成するためには、第2形態アルミニウムと第3形態アルミニウムとの割合が重要となる。 The third form aluminum is a form in which PAC is changed into colloidal aluminum having a relatively large molecular structure and insoluble aluminum. The third form aluminum greatly contributes to the cross-linking action in the agglutination reaction. Therefore, the third form aluminum greatly contributes to a state in which the flocs become large and settle easily. When the amount of the third form aluminum is insufficient, the flock does not increase because the cross-linking action does not work well even if the charge neutralization proceeds well. In this case, the turbidity of the water to be treated does not decrease so much because the flocs do not easily settle. From this point of view, the ratio of the second form aluminum to the third form aluminum is important in order to form good (large and good sedimentation) flocs.

以下、第1形態アルミニウム量、第2形態アルミニウム量及び第3形態アルミニウム量の合計量に占める第1形態アルミニウム量の比率を「第1形態アルミニウム比率」という。同様に、上記合計量に占める第2形態アルミニウム量の比率を「第2形態アルミニウム比率」といい、同合計量に占める第3形態アルミニウム量の比率を「第3形態アルミニウム比率」という。第1形態アルミニウム比率、第2形態アルミニウム比率及び第3形態アルミニウム比率は、例えば、フェロン法によって測定可能である。 Hereinafter, the ratio of the amount of the first form aluminum to the total amount of the first form aluminum amount, the second form aluminum amount and the third form aluminum amount is referred to as "the first form aluminum ratio". Similarly, the ratio of the amount of the second form aluminum to the total amount is referred to as the "second form aluminum ratio", and the ratio of the third form aluminum amount to the total amount is referred to as the "third form aluminum ratio". The first form aluminum ratio, the second form aluminum ratio and the third form aluminum ratio can be measured by, for example, the ferron method.

上述したとおり、第2形態アルミニウムは、第1形態アルミニウム及び第3形態アルミニウムと比較して、懸濁物表面の荷電中和作用に優れている。従って、懸濁物や微細なフロック同士は、水中の第2形態アルミニウム比率が高いほど効果的に凝集する。一方、第3形態アルミニウムは、第1形態アルミニウム及び第2形態アルミニウムと比較して、フロック同士の架橋作用に優れている。従って、ある程度の大きさに成長したフロック同士は、水中の第3形態アルミニウム比率が高いほど効果的に凝集する。 As described above, the second form aluminum is superior to the first form aluminum and the third form aluminum in the charge neutralizing action on the surface of the suspension. Therefore, suspensions and fine flocs are more effectively aggregated as the ratio of the second form aluminum in water is higher. On the other hand, the third form aluminum is superior to the first form aluminum and the second form aluminum in the cross-linking action between flocs. Therefore, the flocs grown to a certain size are more effectively aggregated as the ratio of the third form aluminum in the water is higher.

図2は、被処理水のpHと第2形態アルミニウム比率との関係性の具体例を示す図である。横軸は被処理水のpHを示す。縦軸は被処理水における第2形態アルミニウム比率を示す。被処理水のpHと第2形態アルミニウム比率との関係性は、フェロン法又はそれに基づく測定方法により各形態のアルミニウム濃度を測定することによって取得することができる。図2に示すように、第2形態アルミニウム比率は、被処理水のpHが中性付近(例えばpH=7.5)から酸性方向に向かうほど(すなわちpHが低くなるほど)高くなり、所定のpH閾値(図2の例ではpH=6.0)未満で飽和する。このように、pHの値がpH閾値未満である被処理水が持つ第2形態アルミニウムの増加ポテンシャルは、pHの値がpH閾値以上である被処理水が持つ増加ポテンシャルよりも低いことが分かる。 FIG. 2 is a diagram showing a specific example of the relationship between the pH of the water to be treated and the ratio of the second form aluminum. The horizontal axis shows the pH of the water to be treated. The vertical axis shows the ratio of the second form aluminum in the water to be treated. The relationship between the pH of the water to be treated and the ratio of the second form aluminum can be obtained by measuring the aluminum concentration of each form by the ferron method or a measuring method based on the ferron method. As shown in FIG. 2, the ratio of the second form aluminum increases as the pH of the water to be treated increases from near neutrality (for example, pH = 7.5) toward the acidic direction (that is, as the pH decreases), and becomes a predetermined pH. It saturates below the threshold (pH = 6.0 in the example of FIG. 2). As described above, it can be seen that the increasing potential of the second form aluminum contained in the water to be treated having a pH value less than the pH threshold value is lower than the increasing potential possessed by the water to be treated having a pH value equal to or higher than the pH threshold value.

図3は、被処理水のアルカリ度と第2形態アルミニウム比率との関係性を示す図である。横軸は被処理水のアルカリ度を示す。縦軸は被処理水における第2形態アルミニウム比率を示す。図2と同様に、被処理水のアルカリ度と第2形態アルミニウム比率との関係性は、各形態のアルミニウム濃度を測定することによって取得することができる。図3に示すように、第2形態アルミニウム比率は、被処理水のアルカリ度が高くなるほど高くなり、所定のアルカリ度閾値(図3の例では約30[mg/l])以上で飽和する。このように、アルカリ度の値がアルカリ度閾値以上である被処理水が持つ第2形態アルミニウムの増加ポテンシャルは、アルカリ度の値がアルカリ度閾値未満である被処理水が持つ増加ポテンシャルよりも低いことが分かる。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the alkalinity of the water to be treated and the ratio of the second form aluminum. The horizontal axis shows the alkalinity of the water to be treated. The vertical axis shows the ratio of the second form aluminum in the water to be treated. Similar to FIG. 2, the relationship between the alkalinity of the water to be treated and the ratio of the second form aluminum can be obtained by measuring the aluminum concentration of each form. As shown in FIG. 3, the ratio of the second form aluminum becomes higher as the alkalinity of the water to be treated becomes higher, and is saturated at a predetermined alkalinity threshold value (about 30 [mg / l] in the example of FIG. 3) or more. As described above, the increasing potential of the second form aluminum of the water to be treated having an alkalinity value equal to or higher than the alkalinity threshold is lower than the increasing potential of the water to be treated having an alkalinity value of less than the alkalinity threshold. You can see that.

図4及び図5は、第1形態アルミニウム比率、第2形態アルミニウム比率及び第3形態アルミニウム比率の具体例を示す図である。具体的には、図4は、第1〜第3の各形態のアルミニウムについて、図2及び図3と同様の各関係性をpH及びアルカリ度が異なる複数の条件で取得することによって得られる。図4において、MAn(nは1から12までの整数)は第1形態アルミニウム比率を表し、PAnは第2形態アルミニウム比率を表し、CAnは第3形態アルミニウム比率を表す。第1形態アルミニウム比率MAn、第2形態アルミニウム比率PAn及び第3形態アルミニウム比率CAnの合計値は100[%]である。 4 and 5 are diagrams showing specific examples of the first form aluminum ratio, the second form aluminum ratio, and the third form aluminum ratio. Specifically, FIG. 4 is obtained by acquiring the same relationships as in FIGS. 2 and 3 for each of the first to third forms of aluminum under a plurality of conditions having different pH and alkalinity. In FIG. 4, Man (n is an integer from 1 to 12) represents the first form aluminum ratio, PAn represents the second form aluminum ratio, and CAN represents the third form aluminum ratio. The total value of the first form aluminum ratio MAn, the second form aluminum ratio PAn, and the third form aluminum ratio CAn is 100 [%].

ここで、図2に示す関係を踏まえれば、図4における第2形態アルミニウム比率PA4(pH=7.5、アルカリ度=10mg/l)は、同じアルカリ度における第2形態アルミニウム比率PA1(pH=6.0、アルカリ度=10mg/l)よりも小さいことが分かる。同様に、図3に示す関係を踏まえれば、図4における第2形態アルミニウム比率PA9(pH=6.0、アルカリ度=30mg/l)は、同じpHにおける第2形態アルミニウム比率PA1(pH=6.0、アルカリ度=10mg/l)よりも大きいことが分かる。これらのことから、第2形態アルミニウム比率PA9は、第2形態アルミニウム比率PA4よりも大きいことが分かる。 Here, based on the relationship shown in FIG. 2, the second form aluminum ratio PA4 (pH = 7.5, alkalinity = 10 mg / l) in FIG. 4 is the second form aluminum ratio PA1 (pH =) at the same alkalinity. It can be seen that it is smaller than 6.0, alkalinity = 10 mg / l). Similarly, based on the relationship shown in FIG. 3, the second form aluminum ratio PA9 (pH = 6.0, alkalinity = 30 mg / l) in FIG. 4 is the second form aluminum ratio PA1 (pH = 6) at the same pH. It can be seen that it is larger than 0.0, alkalinity = 10 mg / l). From these facts, it can be seen that the second form aluminum ratio PA9 is larger than the second form aluminum ratio PA4.

また、図5は、図4においてアルカリ度が20[mg/l]である場合を例として、各形態のアルミニウム比率を棒グラフで表した図である。図5からも分かるように、アルカリ度が同じ場合であっても、各形態のアルミニウム比率はpHの値に応じて異なる。すなわち、荷電中和作用と架橋作用とを良好に進めるためには被処理水のpHの管理が重要である。 Further, FIG. 5 is a bar graph showing the aluminum ratio of each form by taking the case where the alkalinity is 20 [mg / l] in FIG. 4 as an example. As can be seen from FIG. 5, even when the alkalinity is the same, the aluminum ratio of each form differs depending on the pH value. That is, it is important to control the pH of the water to be treated in order to promote the charge neutralization action and the cross-linking action satisfactorily.

そこで、実施形態の凝集剤注入制御システム2は、このような関係性を示す情報(以下「比率情報」という。)を予め記憶する。例えば、凝集剤注入制御システム2は、図4に例示するテーブルを比率情報として記憶してもよい。このような比率情報を予め記憶することにより、凝集剤注入制御システム2は、被処理水のpH及びアルカリ度の測定値に基づいて各形態のアルミニウム比率を推定することが可能となる。 Therefore, the flocculant injection control system 2 of the embodiment stores information indicating such a relationship (hereinafter referred to as “ratio information”) in advance. For example, the flocculant injection control system 2 may store the table illustrated in FIG. 4 as ratio information. By storing such ratio information in advance, the flocculant injection control system 2 can estimate the aluminum ratio of each form based on the measured values of pH and alkalinity of the water to be treated.

図6は、良好なフロックが形成される状況を説明する図である。図6(A)の上図は、被処理水のpHが(ほぼ)中性であり、被処理水中の第2形態アルミニウム量と第3形態アルミニウム量とが(ほぼ)同じで適量である場合に良好なフロックが形成されることを表しており、pHに応じて変化する第2形態アルミニウム量及び第3形態アルミニウム量の変化を表す。ここで、良好なフロックとは、沈降性に優れたフロックを意味し、具体的にはフロック中のゲル状物に占める固形物(懸濁物)の割合(以下「密度」という。)が良好なフロックを意味する。例えば、この密度は、フロックが撮像された画像におけるゲル状物部分と固形物部分との面積比で表すことができる。図6(B)は、このような状況で形成される良好なフロックの具体例を示す。 FIG. 6 is a diagram illustrating a situation in which good flocs are formed. The upper figure of FIG. 6A shows a case where the pH of the water to be treated is (almost) neutral and the amount of aluminum in the second form and the amount of aluminum in the third form in the water to be treated are (almost) the same and appropriate. It shows that good flocs are formed in the above, and shows the change in the amount of the second form aluminum and the third form aluminum which changes depending on the pH. Here, a good floc means a floc having excellent sedimentation property, and specifically, a ratio of a solid substance (suspension) to a gel-like substance in the floc (hereinafter referred to as "density") is good. Means flock. For example, this density can be expressed as the area ratio of the gel-like part to the solid part in the image in which the flocs are captured. FIG. 6B shows a specific example of good flocs formed in such a situation.

このように、荷電中和作用に貢献する第2形態アルミニウムの量と、架橋作用に貢献する第3形態アルミニウムの量とが被処理水中の懸濁物に対して適量である場合に、密度が良好であり、ある程度大きな粒径を持つフロックが形成される。また、図6(A)の下図は、図6(B)に示すような良好なフロックが形成されて効率良く沈降分離されることにより、被処理水の濁度が、分離されたフロック分だけ原水時点から低下することを表している。すなわち、良好なフロックが形成される状況において、被処理水の濁度の低下率が最も高くなり、被処理水中に残留する不要物(懸濁物や沈降しない微小フロックなど)の量も少なくなる。 As described above, when the amount of the second form aluminum contributing to the charge neutralizing action and the amount of the third form aluminum contributing to the cross-linking action are appropriate amounts with respect to the suspension in the water to be treated, the density becomes high. Flocks that are good and have a reasonably large particle size are formed. Further, in the lower figure of FIG. 6 (A), good flocs as shown in FIG. 6 (B) are formed and settled and separated efficiently, so that the turbidity of the water to be treated is only the separated flocs. It shows that it will decrease from the time of raw water. That is, in a situation where good flocs are formed, the rate of decrease in turbidity of the water to be treated is the highest, and the amount of unnecessary substances (suspension, fine flocs that do not settle, etc.) remaining in the water to be treated is also small. ..

図6(B)に示すように、被処理水中における第2形態アルミニウム比率と第3形態アルミニウムと比率とが適切である場合、固形物が詰まった良好な密度のフロックが形成される。また、良好なフロックは壊れにくく、良好なフロックが形成される状況では、注入した凝集剤が無駄なくフロック中に取り込まれる。そのため、良好なフロックが形成されるように被処理水のpHを制御することにより、被処理水中に残留する凝集剤の量も少なくすることができ、被処理水の濁度をより効果的に低下させることができる。 As shown in FIG. 6B, when the ratio of the second form aluminum to the third form aluminum in the water to be treated is appropriate, a floc having a good density filled with solid matter is formed. Also, good flocs are hard to break, and in situations where good flocs are formed, the injected flocculant is incorporated into the flocs without waste. Therefore, by controlling the pH of the water to be treated so that good flocs are formed, the amount of flocculant remaining in the water to be treated can be reduced, and the turbidity of the water to be treated can be made more effective. Can be reduced.

図7は、不良なフロックが形成される状況を説明する図である。図7(A)の上図は、図6に示した良好な凝集状態が崩れた状態でフロックが形成される状況を示している。例えば、凝集状態1はpHが酸性側に傾いた状態であり、荷電中和作用に貢献する第2形態アルミニウムが過剰に存在している状態である。このような状態ではフロックの架橋作用が十分に働かないため、図7(B)に示すように密度は良好であっても粒径が小さく、沈降性の悪いフロックが形成されてしまう。そのため、このような凝集状態では、被処理水から不要物を十分に分離することができず、被処理水の濁度を十分に低下させることができしない。 FIG. 7 is a diagram illustrating a situation in which defective flocs are formed. The upper figure of FIG. 7A shows a situation in which flocs are formed in a state where the good agglutination state shown in FIG. 6 is broken. For example, the agglutination state 1 is a state in which the pH is inclined to the acidic side, and the second form aluminum that contributes to the charge neutralization action is excessively present. In such a state, the cross-linking action of the flocs does not work sufficiently, so that even if the density is good, the particle size is small and the flocs having poor sedimentation property are formed as shown in FIG. 7 (B). Therefore, in such an aggregated state, unnecessary substances cannot be sufficiently separated from the water to be treated, and the turbidity of the water to be treated cannot be sufficiently reduced.

一方、凝集状態2はpHがアルカリ性側に傾いた状態であり、架橋作用に貢献する第3形態アルミニウムが過剰に存在している状態である。このような状態では、フロックの架橋作用が促進されて粒径の大きなフロックが形成されるが、図7(C)に示すようにフロック全体に占めるゲル状物の割合が高くなり密度の低い不良なフロックが形成されてしまう。このように形成されたフロックは壊れやすく、微小なフロックの破片が被処理水中に残留し、結果として被処理水の濁度を上げてしまうことになる。 On the other hand, the agglutination state 2 is a state in which the pH is inclined toward the alkaline side, and the third form aluminum that contributes to the cross-linking action is excessively present. In such a state, the cross-linking action of the flocs is promoted to form flocs having a large particle size, but as shown in FIG. 7 (C), the proportion of gel-like substances in the entire flocs is high and the density is low. Flock is formed. The flocs formed in this way are fragile, and minute pieces of flocs remain in the water to be treated, and as a result, the turbidity of the water to be treated is increased.

さらに、このようなフロックの破片は、凝集剤を含んでいるため被処理水中の凝集剤の残留量を増加させることになり、被処理水のアルミニウム濃度を高めることになる。そして、被処理水中に残留したアルミニウムは、後段に存在するろ過池50(例えば砂ろ過池)の目詰まりの要因となる。砂ろ過池の目詰まりはろ過抵抗の上昇を促進するため、ろ過池の洗浄頻度が高くなり、結果としてコストの増加を招くことになる。また、ゲル状物の割合が高いフロックは水分を多く含むため、沈殿池40の下部に堆積する汚泥の性状に影響を及ぼす。そのため、ゲル状物の割合が高いフロックの増加は汚泥処分にかかる時間を増大させ、結果としてコストの増加を招くことになる。 Further, since such floc fragments contain a flocculant, the residual amount of the flocculant in the water to be treated is increased, and the aluminum concentration of the water to be treated is increased. The aluminum remaining in the water to be treated causes clogging of the filtration pond 50 (for example, a sand filtration pond) existing in the subsequent stage. Clogged sand filtration ponds promote an increase in filtration resistance, which increases the frequency of cleaning of the filtration ponds, resulting in increased costs. In addition, since flocs containing a high proportion of gel-like substances contain a large amount of water, they affect the properties of sludge deposited in the lower part of the sedimentation basin 40. Therefore, an increase in flocs with a high proportion of gel-like substances increases the time required for sludge disposal, resulting in an increase in cost.

図7に示した凝集不良の2ケースにおいては、原水に対する凝集剤の注入量が荷電中和を維持するように決定された場合であっても、凝集時のpHが中性付近から大きく外れてしまった場合には発生しうる現象である。これを回避するため、本実施形態の凝集剤注入制御システム2は、これらの方法とは異なり、荷電状態の制御目標値を荷電中和付近に固定せずに、被処理水のpH等に応じて制御目標値を調整する。なお、別の回避策として、凝集時のpHを測定しながらpHを適切な値に維持する方法や、攪拌装置21の攪拌強度を上げたり、攪拌時間を長くしたりすることでフロックの成長を促進する方法もある。 In the two cases of poor aggregation shown in FIG. 7, even when the injection amount of the flocculant into the raw water was determined to maintain charge neutralization, the pH at the time of aggregation deviated significantly from the vicinity of neutrality. This is a phenomenon that can occur if it does. In order to avoid this, unlike these methods, the flocculant injection control system 2 of the present embodiment does not fix the control target value of the charged state near the charge neutralization, but depends on the pH of the water to be treated and the like. And adjust the control target value. As another workaround, the growth of flocs can be increased by maintaining the pH at an appropriate value while measuring the pH at the time of aggregation, increasing the stirring intensity of the stirring device 21, or lengthening the stirring time. There is also a way to promote it.

以下、本実施形態の凝集剤注入制御システム2の構成について詳細に説明する。図1に示すように、凝集剤注入制御システム2は、凝集剤注入装置70、凝集剤注入制御装置80及びリミット調整部90を備える。 Hereinafter, the configuration of the flocculant injection control system 2 of the present embodiment will be described in detail. As shown in FIG. 1, the flocculant injection control system 2 includes a flocculant injection device 70, a flocculant injection control device 80, and a limit adjusting unit 90.

凝集剤注入装置70は、注入すべき凝集剤の量を示す情報(以下「注入量情報」という。)を、凝集剤注入制御装置80から取得する。凝集剤注入装置70は、取得した注入量情報に基づいて混和池20に凝集剤を注入する。凝集剤注入装置70は、凝集剤の注入機構として例えばポンプを備える。なお、凝集剤は、混和池20だけでなく、混和池20と着水井10との間の配管(水路)に注入されてもよい。 The coagulant injection device 70 acquires information indicating the amount of the coagulant to be injected (hereinafter referred to as “injection amount information”) from the coagulant injection control device 80. The coagulant injection device 70 injects the coagulant into the mixing pond 20 based on the acquired injection amount information. The coagulant injection device 70 includes, for example, a pump as a coagulant injection mechanism. The flocculant may be injected not only into the mixing pond 20 but also into the pipe (water channel) between the mixing pond 20 and the landing well 10.

凝集剤注入制御装置80は、被処理水のpHに基づいてフロックの凝集状態の目標値を決定し、決定した目標と、フロックの現在の凝集状態とに基づいて凝集剤の注入量を決定する。フロックの凝集状態は、例えば、流動電流値やフロックの表面電荷の平均値、フロックのゼータ電位等を指標として表される。本実施形態における凝集剤注入制御装置80は、フロックの凝集状態を示す指標としてフロックの表面電荷の平均値を取得するが、これに代えて流動電流値やフロックのゼータ電位(コロイド荷電量)が凝集状態の指標として取得されてもよい。なお、流動電流値やフロックの表面電荷の平均値、フロックのゼータ電位等の値は、凝集剤が注入された被処理水を用いて測定することができる。 The flocculant injection control device 80 determines the target value of the flocculation state based on the pH of the water to be treated, and determines the injection amount of the flocculant based on the determined target and the current flocculation state of the flocs. .. The aggregated state of the flocs is expressed by, for example, the flow current value, the average value of the surface charge of the flocs, the zeta potential of the flocs, and the like as an index. The flocculant injection control device 80 in the present embodiment acquires the average value of the surface charge of flocs as an index indicating the flocculation state of flocs, but instead of this, the flow current value and the zeta potential (colloidal charge amount) of flocs are used. It may be acquired as an index of the aggregated state. The flow current value, the average value of the surface charge of the flocs, the zeta potential of the flocs, and the like can be measured by using the water to be treated in which the flocculant is injected.

凝集剤注入制御装置80は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。凝集剤注入制御装置80は、プログラムの実行によって解析部81、算出部82及び制御部83を備える装置として機能する。なお、凝集剤注入制御装置80の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。 The coagulant injection control device 80 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, an auxiliary storage device, and the like connected by a bus, and executes a program. The flocculant injection control device 80 functions as a device including an analysis unit 81, a calculation unit 82, and a control unit 83 by executing a program. All or part of each function of the flocculant injection control device 80 is realized by using hardware such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit), PLD (Programmable Logic Device) and FPGA (Field Programmable Gate Array). May be good. The program may be recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium is, for example, a flexible disk, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM or a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in a computer system. The program may be transmitted over a telecommunication line.

解析部81は、混和池20の被処理水(混和水)から取得される情報を解析することにより、被処理水中に存在するフロックの電気泳動速度を取得する。具体的には、解析部81には、混和池20から解析用に採取された一部の混和水が所定の容器(以下「セル」という。)に収容されて取り付けられる。混和水は、混和池20に限らず、フロック形成池30−1〜30−3から取得されてもよい。また、混和水は、水処理プラント1の運転員等によって採取されてもよいし、人手を必要としない専用の採水設備によって採取されてもよい。このように採取された混和水には、懸濁物や微細なフロックが含まれている。以下では、セルに採取された混和水を必要に応じて懸濁液と称する。 The analysis unit 81 acquires the electrophoretic rate of flocs existing in the water to be treated by analyzing the information acquired from the water to be treated (mixed water) of the mixing pond 20. Specifically, a part of the admixture water collected from the admixture pond 20 for analysis is housed in a predetermined container (hereinafter referred to as “cell”) and attached to the analysis unit 81. The admixture water is not limited to the admixture pond 20, and may be obtained from the floc forming ponds 30-1 to 30-3. Further, the mixed water may be collected by an operator of the water treatment plant 1 or the like, or may be collected by a dedicated water sampling facility that does not require human labor. The mixed water thus collected contains suspensions and fine flocs. In the following, the mixed water collected in the cell will be referred to as a suspension, if necessary.

図8は、懸濁液を収容するセルの具体例を示す図である。図8は、内部に懸濁液300を収容したセル200を示す。セル200の材質は、例えば、ガラスやアクリルなどの透明な材質である。セル200のz軸方向(紙面垂直方向)の深さ(厚み)は、例えば1mm〜3mmである。セル200は、図中x軸の正方向の端部に負極210を、負方向の端部に正極220を備える。また、負極210と正極220とは電圧供給部230に接続され、電圧供給部230によって負極210と正極220との間に電圧が印加される。即ち、負極210と正極220との間に電圧を印加すると、セル200に収容された懸濁液300を介して電場が形成される。印加される電圧は、例えば10〜20Vである。電圧の印加時間は、例えば3〜5分間である。この電圧の印加により、正又は負に帯電した懸濁液300中のフロックが正極又は負極の方向に移動する。以下では、x軸の正方向の移動速度を正値で表し、負方向の移動速度を負値で表す。同様に、y軸の正方向の移動速度を正値で表し、y軸の負方向の移動速度を負値で表す。 FIG. 8 is a diagram showing a specific example of a cell containing a suspension. FIG. 8 shows a cell 200 containing a suspension 300 inside. The material of the cell 200 is a transparent material such as glass or acrylic. The depth (thickness) of the cell 200 in the z-axis direction (vertical direction on the paper surface) is, for example, 1 mm to 3 mm. The cell 200 includes a negative electrode 210 at the positive end of the x-axis in the figure and a positive electrode 220 at the negative end. Further, the negative electrode 210 and the positive electrode 220 are connected to the voltage supply unit 230, and a voltage is applied between the negative electrode 210 and the positive electrode 220 by the voltage supply unit 230. That is, when a voltage is applied between the negative electrode 210 and the positive electrode 220, an electric field is formed through the suspension 300 housed in the cell 200. The applied voltage is, for example, 10 to 20 V. The voltage application time is, for example, 3 to 5 minutes. By applying this voltage, the flocs in the positively or negatively charged suspension 300 move toward the positive electrode or the negative electrode. In the following, the movement speed in the positive direction of the x-axis is represented by a positive value, and the movement speed in the negative direction is represented by a negative value. Similarly, the movement speed in the positive direction of the y-axis is represented by a positive value, and the movement speed in the negative direction of the y-axis is represented by a negative value.

具体的には、表面電荷がマイナスである微細なフロックは電圧の印加によって正極220方向(すなわちx軸の負方向)に電気泳動する。従って、表面電荷がマイナスである懸濁液300内のフロックの電気泳動の平均速度は負値となる。一方、表面電荷がプラスである微細なフロックは電圧の印加によって負極210方向(すなわちx軸の正方向)に電気泳動する。従って、表面電荷がプラスである懸濁液300内のフロックの電気泳動の平均速度は正値となる。 Specifically, fine flocs having a negative surface charge are electrophoresed in the positive electrode 220 direction (that is, the negative direction of the x-axis) by applying a voltage. Therefore, the average rate of electrophoresis of flocs in suspension 300, which has a negative surface charge, is negative. On the other hand, fine flocs having a positive surface charge are electrophoresed in the negative electrode 210 direction (that is, in the positive direction of the x-axis) by applying a voltage. Therefore, the average rate of electrophoresis of flocs in suspension 300, which has a positive surface charge, is positive.

表面電荷が中和している微細なフロックは、電圧を印加した場合であっても電場の影響を受けずに懸濁液300内を浮遊する。従って、表面電荷が中和している微細なフロックの移動方向は、電圧が印加されている状況においても一定ではない。よって個々のフロックの移動速度のばらつきが大きくなり、移動速度の分散が大きくなる。そのため、表面電荷が中和している微細なフロックの移動速度の分散値は所定値以上となる。つまり、この所定値を閾値として、フロックの移動速度の分散値と比較することによって、フロックの表面電荷が中和しているか否かを把握することができる。 The fine flocs whose surface charge is neutralized float in the suspension 300 without being affected by the electric field even when a voltage is applied. Therefore, the moving direction of the fine flocs whose surface charge is neutralized is not constant even when a voltage is applied. Therefore, the variation in the moving speed of each floc becomes large, and the dispersion of the moving speed becomes large. Therefore, the dispersion value of the moving speed of the fine flocs whose surface charges are neutralized becomes a predetermined value or more. That is, by using this predetermined value as a threshold value and comparing it with the dispersion value of the moving speed of the flocs, it is possible to grasp whether or not the surface charge of the flocs is neutralized.

具体的には、図1に示すように、解析部81は、光源部810、撮像部811及び速度測定部812を備える。光源部810は光をセル200に照射する。光源部810は、例えばレーザー光や可視光をセル200に照射する。光源部810は、照射する光の強度や波長を変更可能なように構成されてもよい。光源部810から照射された光は、透明なセル200を透過して撮像部811の光学系に受光される。 Specifically, as shown in FIG. 1, the analysis unit 81 includes a light source unit 810, an image pickup unit 811 and a speed measurement unit 812. The light source unit 810 irradiates the cell 200 with light. The light source unit 810 irradiates the cell 200 with, for example, laser light or visible light. The light source unit 810 may be configured so that the intensity and wavelength of the emitted light can be changed. The light emitted from the light source unit 810 passes through the transparent cell 200 and is received by the optical system of the image pickup unit 811.

撮像部811はカメラ等の撮像装置を用いて構成される。撮像部811は、懸濁液300の中で電気泳動しているフロックの表面によって反射された散乱光を受光する。例えば、撮像部811はセル200の透明な側面を通して懸濁液300を撮像できるようにセル200の側面に設置される。撮像部811は、電圧の印加によって懸濁液300中を電気泳動しているフロックを所定周期で撮像する。所定周期は、例えば1/3秒周期である。所定周期が1/3秒周期である場合、撮像部811は1秒間に3フレームの画像を生成する。表面電荷が中和している微細なフロックは、x軸方向のみならずy軸方向にも浮遊する。撮像部811は、フロックが撮像された画像を示す情報を、撮像周期ごとに速度測定部812に送信する。 The image pickup unit 811 is configured by using an image pickup device such as a camera. The image pickup unit 811 receives the scattered light reflected by the surface of the floc electrophoresing in the suspension 300. For example, the imaging unit 811 is installed on the side surface of the cell 200 so that the suspension 300 can be imaged through the transparent side surface of the cell 200. The image pickup unit 811 images the flocs electrophoresing in the suspension 300 by applying a voltage at a predetermined cycle. The predetermined cycle is, for example, a 1/3 second cycle. When the predetermined cycle is a 1/3 second cycle, the image pickup unit 811 generates an image of 3 frames per second. The fine flocs whose surface charge is neutralized float not only in the x-axis direction but also in the y-axis direction. The imaging unit 811 transmits information indicating the image captured by the floc to the speed measuring unit 812 at each imaging cycle.

速度測定部812は、フロックが撮像された画像に対して、ソフトウェアによる画像解析処理を施す。速度測定部812は、撮像された動画像において懸濁液300中を電気泳動するフロックの位置をそれぞれのフロックごとに測定する。速度測定部812は、異なる撮像時刻における各フロックの位置を測定する。第1撮像時刻と第2撮像時刻との間隔は、例えば、1秒間隔又は1/3秒間隔である。速度測定部812は、第1撮像時刻におけるフロックの位置と第2撮像時刻におけるフロックの位置とに基づいて、フロックの電気泳動速度を測定する。その他、速度測定部812は、二以上の撮像時刻におけるフロックの位置に基づいて、フロックの電気泳動の平均的な速度を測定してもよい。このような測定方法により、速度測定部812はフロックごとの電気泳動速度を測定する。速度測定部812は、フロックごとの電気泳動速度を示す情報を算出部82に送信する。 The speed measurement unit 812 performs image analysis processing by software on the image in which the flocs are captured. The velocity measuring unit 812 measures the position of the flocs electrophoresing in the suspension 300 in the captured moving image for each floc. The speed measuring unit 812 measures the position of each floc at different imaging times. The interval between the first imaging time and the second imaging time is, for example, a 1-second interval or a 1/3 second interval. The speed measuring unit 812 measures the electrophoresis speed of the flocs based on the position of the flocs at the first imaging time and the positions of the flocs at the second imaging time. In addition, the speed measuring unit 812 may measure the average speed of the electrophoresis of the flocs based on the positions of the flocs at two or more imaging times. By such a measuring method, the speed measuring unit 812 measures the electrophoresis speed for each floc. The speed measurement unit 812 transmits information indicating the electrophoresis speed for each floc to the calculation unit 82.

算出部82は、フロックごとの電気泳動速度を示す情報を取得する。算出部82は、取得した情報に基づいて、各フロックの電気泳動速度の平均値を算出する。算出部82は、算出した電気泳動速度の平均値を示す情報を制御部83に出力する。なお、ここで算出される平均値は、各フロックの電気泳動速度の平均的な値を示すものであれば他の統計値に置き換えられてもよい。 The calculation unit 82 acquires information indicating the electrophoresis speed for each floc. The calculation unit 82 calculates the average value of the electrophoresis speed of each floc based on the acquired information. The calculation unit 82 outputs information indicating the average value of the calculated electrophoresis speed to the control unit 83. The average value calculated here may be replaced with another statistical value as long as it indicates the average value of the electrophoresis speed of each floc.

制御部83は、混和水に対する凝集剤の注入量を制御する。具体的には、制御部83は、被処理水のpHに基づいて被処理水中のフロックの荷電状態の目標値(以下「荷電状態目標値」という。)を決定し、決定した荷電状態目標値と被処理水中のフロックの現在の荷電状態とに基づいて凝集剤の注入量を決定する。制御部83は、決定した凝集剤注入量を示す注入量情報をリミット調整部90に送信する。制御方式は、凝集剤の注入量を操作量とし、フロックの荷電状態を制御量とするフィードバック制御方式であればどのような方式であってもよい。例えば、制御方式には、フィードバック制御方式として一般的なP制御やPI制御、PID制御が用いられてもよい。 The control unit 83 controls the injection amount of the flocculant into the miscible water. Specifically, the control unit 83 determines the target value of the charge state of the flocs in the water to be treated (hereinafter referred to as “charge state target value”) based on the pH of the water to be treated, and the determined charge state target value. The amount of flocculant injected is determined based on the current charge state of the flocs in the water to be treated. The control unit 83 transmits the injection amount information indicating the determined coagulant injection amount to the limit adjustment unit 90. The control method may be any feedback control method in which the injection amount of the flocculant is used as the operation amount and the charge state of the flocs is used as the control amount. For example, as the control method, general P control, PI control, or PID control may be used as the feedback control method.

リミット調整部90は、制御部83から送信された注入量情報に基づいて、最終的に注入する凝集剤の量を決定する。リミット調整部90は、凝集剤注入装置70に対して、決定した注入量で凝集剤を注入することを指示する。 The limit adjusting unit 90 determines the amount of the flocculant to be finally injected based on the injection amount information transmitted from the control unit 83. The limit adjusting unit 90 instructs the coagulant injection device 70 to inject the coagulant at the determined injection amount.

具体的には、リミット調整部90は、実際に注入される凝集剤の量が予め設定された範囲を超えないように監視する。例えば、pHが酸性側である場合、荷電中和作用に貢献する第2形態のアルミニウムの量が多くなるため、荷電状態に基づいて凝集剤の注入量を制御しようとすると、算出される凝集剤注入量が低くなる傾向がある。そのため、リミット調整部90が、注入量の下限値を下回らないように凝集剤注入量を決定することで、注入量が少なくなりすぎることによるトラブルの発生を回避することができる。例えば、凝集剤注入量の下限値は10[mg/L]である。 Specifically, the limit adjusting unit 90 monitors so that the amount of the flocculant actually injected does not exceed a preset range. For example, when the pH is on the acidic side, the amount of aluminum in the second form that contributes to the charge neutralization action increases, so when trying to control the injection amount of the flocculant based on the charge state, the flocculant is calculated. The injection volume tends to be low. Therefore, by determining the flocculant injection amount so that the limit adjusting unit 90 does not fall below the lower limit of the injection amount, it is possible to avoid the occurrence of troubles due to the injection amount becoming too small. For example, the lower limit of the coagulant injection amount is 10 [mg / L].

一方、pHがアルカリ性側である場合、荷電中和作用に貢献する第2形態のアルミニウムの量が少なくなるため、荷電状態に基づいて凝集剤注入率を制御しようとすると、算出される凝集剤注入量が高くなる傾向がある。そのため、リミット調整部90が注入量の上限値を上回らないように凝集剤注入量を決定することで、注入量が多くなりすぎることによるトラブルの発生を回避することができる。例えば、凝集剤注入量の上限値は50[mg/L]である。 On the other hand, when the pH is on the alkaline side, the amount of aluminum in the second form that contributes to the charge neutralization action is small, so when trying to control the coagulant injection rate based on the charge state, the coagulant injection is calculated. The amount tends to be high. Therefore, by determining the flocculant injection amount so that the limit adjusting unit 90 does not exceed the upper limit value of the injection amount, it is possible to avoid the occurrence of troubles due to the injection amount becoming too large. For example, the upper limit of the coagulant injection amount is 50 [mg / L].

なお、pH調整剤として水酸化ナトリウムが注入される場合には、凝集剤の添加によってpHが上昇する場合もあるが、一般的には凝集剤が添加されるとpHは低下する。そのため、混和池20のpHは着水井10で計測されるpHよりも低い値をとるのが一般的である。このような凝集剤の添加によるpHの変動を考慮して、混和池20の水のpHの値には上限値や下限値が定められる場合もある。この場合、凝集剤の注入によって変化したpHがpH計22によって測定されるように、pH計22の測定周期に応じたタイミングで凝集剤が注入される。この場合、リミット調整部90は、pHの測定結果を監視し、pHが上限値から下限値までの範囲内にとどまるように凝集剤の注入量を変更してもよい。 When sodium hydroxide is injected as a pH adjuster, the pH may increase due to the addition of the flocculant, but in general, the pH decreases when the flocculant is added. Therefore, the pH of the mixing pond 20 is generally lower than the pH measured at the landing well 10. In consideration of the fluctuation of pH due to the addition of such a flocculant, an upper limit value or a lower limit value may be set for the pH value of the water in the mixing pond 20. In this case, the flocculant is injected at a timing corresponding to the measurement cycle of the pH meter 22 so that the pH changed by the injection of the flocculant is measured by the pH meter 22. In this case, the limit adjusting unit 90 may monitor the pH measurement result and change the injection amount of the flocculant so that the pH remains within the range from the upper limit value to the lower limit value.

図9は、制御部83の機能構成の具体例を示す図である。制御部83は、目標値算出部831、目標値補正部832、極値制御部833及び注入量制御部834を備える。 FIG. 9 is a diagram showing a specific example of the functional configuration of the control unit 83. The control unit 83 includes a target value calculation unit 831, a target value correction unit 832, an extreme value control unit 833, and an injection amount control unit 834.

目標値算出部831は、pH計22から混和池20における被処理水のpHを示す情報(以下「pH情報」という。)を取得し、取得したpH情報に基づいて、被処理水のpHに応じた荷電状態目標値を決定する。目標値算出部831は、決定した荷電状態目標値を目標値補正部832に出力する。 The target value calculation unit 831 acquires information indicating the pH of the water to be treated in the mixing pond 20 (hereinafter referred to as “pH information”) from the pH meter 22, and based on the acquired pH information, determines the pH of the water to be treated. Determine the corresponding charge state target value. The target value calculation unit 831 outputs the determined charge state target value to the target value correction unit 832.

目標値補正部832は、水処理プラント1の処理性能を変化させる各種要因(以下「性能要因」という。)に基づいて荷電状態目標値を補正する機能を有する。ここで、水処理プラント1の処理性能は、水処理プラント1が原水から不要物を除去する能力の高さを意味する。一般に、水処理プラントの処理性能は、プラントの構造や処理条件などをはじめとする多くの要素の影響を受ける。 The target value correction unit 832 has a function of correcting the charge state target value based on various factors (hereinafter referred to as “performance factors”) that change the treatment performance of the water treatment plant 1. Here, the treatment performance of the water treatment plant 1 means the high ability of the water treatment plant 1 to remove unnecessary substances from the raw water. In general, the treatment performance of a water treatment plant is influenced by many factors such as the structure of the plant and treatment conditions.

例えば、被処理水の水温が低下するとフロックの凝集が妨げられ処理性能が低下する。この場合、目標値補正部832は、水質計11や水質計41などから被処理水の水質を示す情報(以下「水質情報」という。)を取得し、取得した水質情報に基づいて水温の低下を検知する。この場合、目標値補正部832は、注入する凝集剤の総量を増加させるために荷電状態目標値をプラス側に補正する。 For example, when the water temperature of the water to be treated decreases, the aggregation of flocs is hindered and the treatment performance deteriorates. In this case, the target value correction unit 832 acquires information indicating the water quality of the water to be treated (hereinafter referred to as "water quality information") from the water quality meter 11 or the water quality meter 41, and the water temperature is lowered based on the acquired water quality information. Is detected. In this case, the target value correction unit 832 corrects the charge state target value to the plus side in order to increase the total amount of the coagulant to be injected.

また、例えば、混和池20(急速混和池)やフロック形成池30(緩速攪拌池)の攪拌強度が標準的な強度よりも弱く設計されている場合、又はそのような設計変更がなされた場合、フロックの凝集・沈殿作用が抑制され処理性能が低下する。また、混和池20(急速混和池)やフロック形成池30(緩速攪拌池)、沈殿池40における被処理水の滞留時間が標準よりも短く設計されている場合、又はそのような設計変更がなされた場合も同様に処理性能が低下する。この場合、目標値補正部832は、水処理プラント1の設計情報や構成情報等に基づいて目標値の補正が必要であることを検知し、注入する凝集剤の総量を増加させるために荷電状態目標値をプラス側に補正する。 Further, for example, when the stirring strength of the mixing pond 20 (rapid mixing pond) or the floc forming pond 30 (slow speed stirring pond) is designed to be weaker than the standard strength, or when such a design change is made. , The aggregation / precipitation action of flocs is suppressed and the processing performance is lowered. Further, when the residence time of the water to be treated in the mixing pond 20 (rapid mixing pond), the floc forming pond 30 (slow speed stirring pond), and the settling pond 40 is designed to be shorter than the standard, or such a design change is made. If this is done, the processing performance will be similarly reduced. In this case, the target value correction unit 832 detects that the target value needs to be corrected based on the design information, the configuration information, and the like of the water treatment plant 1, and is charged in order to increase the total amount of the coagulant to be injected. Correct the target value to the plus side.

また、例えば、沈殿池40においてフロックの凝集や沈澱を促進させる構造物が設置されている場合、フロックの凝集・沈殿作用が促進され処理性能が高まる一方で、水処理プラントの運用に必要以上のコストがかかる可能性がある。この場合、目標値補正部832は、設計情報や構成情報等に基づいてそのような構造物の有無を識別する。目標値補正部832は、そのような構造物が設置されている場合には、注入する凝集剤の総量を減少させるために荷電状態目標値をマイナス側に補正する。 Further, for example, when a structure that promotes flocculation and sedimentation is installed in the sedimentation basin 40, the flocculation / sedimentation action of flocs is promoted and the treatment performance is improved, but the operation of the water treatment plant is more than necessary. It can be costly. In this case, the target value correction unit 832 identifies the presence or absence of such a structure based on design information, configuration information, and the like. When such a structure is installed, the target value correction unit 832 corrects the charge state target value to the negative side in order to reduce the total amount of the coagulant to be injected.

また、例えば、沈殿池40やろ過池50の出口付近における水質が基準よりも悪化した場合、又はろ過池50におけるろ過速度が基準よりも速くなった場合、凝集状態が悪化している可能性がある。この場合、目標値補正部832は、水質情報に基づいて凝集状態の悪化を検知する。又は、目標値補正部832は、水位情報に基づいてろ過速度が基準よりも速くなったことを検知する。この場合、目標値補正部832は、注入する凝集剤の総量を増加させるために荷電状態目標値をプラス側に補正する。 Further, for example, when the water quality near the outlets of the settling basin 40 and the filtration basin 50 is worse than the standard, or when the filtration speed in the filtration basin 50 is faster than the standard, the aggregation state may be deteriorated. be. In this case, the target value correction unit 832 detects the deterioration of the agglutination state based on the water quality information. Alternatively, the target value correction unit 832 detects that the filtration speed has become faster than the reference based on the water level information. In this case, the target value correction unit 832 corrects the charge state target value to the plus side in order to increase the total amount of the coagulant to be injected.

目標値補正部832は、このように補正した荷電状態目標値を極値制御部833に出力する。 The target value correction unit 832 outputs the charge state target value corrected in this way to the extreme value control unit 833.

なお、以上説明した荷電状態目標値の補正は、目標値補正部832が行う補正の一例である。目標値補正部832は、水処理プラント1に関して取得可能な情報であれば、荷電状態目標値の補正が必要であるか否かをどのような情報に基づいて判定してもよい。また、目標値補正部832は、荷電状態目標値の補正が必要であるか否かをどのような基準で判定してもよい。このような補正により、凝集剤注入制御装置80は、水処理プラント1の処理性能の低下を抑制するとともに、水処理にかかるコストを適正化することが可能となる。 The correction of the charge state target value described above is an example of the correction performed by the target value correction unit 832. The target value correction unit 832 may determine based on any information whether or not the charge state target value needs to be corrected as long as the information can be acquired with respect to the water treatment plant 1. Further, the target value correction unit 832 may determine on what basis whether or not the charge state target value needs to be corrected. With such a correction, the flocculant injection control device 80 can suppress the deterioration of the treatment performance of the water treatment plant 1 and optimize the cost for water treatment.

極値制御部833は、極値制御の考え方に基づいて最適な荷電状態目標値を探索する機能を有する。一般に、極値制御は、操作量の微小な振動に対する制御量(又は制御量に基づいて得られる評価量)の変化を観測し、制御量(又は評価量)が極値に近づいていくように操作量を更新していく制御方法である。例えば、極値制御部833は、荷電状態目標値を操作量とし、被処理水の処理にかかるコスト(以下「処理コスト」という。)を評価量として、処理コストが最小となる荷電状態目標値を探索する。なお、評価量は必ずしも処理コストでなくてもよく、水処理プラント1の運転又は運用において最適化の対象となりうる値であればどのようなものであってもよい。 The extreme value control unit 833 has a function of searching for an optimum charge state target value based on the concept of extreme value control. In general, extreme value control observes a change in the controlled variable (or an evaluated variable obtained based on the controlled variable) with respect to a minute vibration of the manipulated variable so that the controlled variable (or the evaluated variable) approaches the extreme value. It is a control method that updates the operation amount. For example, the extremum control unit 833 uses the charge state target value as the operation amount and the cost for treating the water to be treated (hereinafter referred to as “treatment cost”) as the evaluation amount, and the charge state target value at which the treatment cost is minimized. To explore. The evaluation amount does not necessarily have to be the treatment cost, and may be any value as long as it can be optimized in the operation or operation of the water treatment plant 1.

例えば、本実施形態における評価量は、水処理プラント1において使用される凝集剤やpH調整剤のコスト、汚泥処分コスト、ろ過池50の洗浄コスト、水処理プラント1が備える機械的構造物の動力コストなどの各種コストの合計(以下「総コスト」という。)として算出される。さらに、総コストには、被処理水の水質に関するコスト(以下「水質コスト」という。)が含まれてもよい。例えば、水質コストは、排水賦課金等の考え方に基づいて水質をコストに換算することによって得ることができる。 For example, the evaluation amount in the present embodiment includes the cost of the flocculant and the pH adjuster used in the water treatment plant 1, the sludge disposal cost, the cleaning cost of the filtration pond 50, and the power of the mechanical structure included in the water treatment plant 1. It is calculated as the total of various costs such as costs (hereinafter referred to as "total cost"). Further, the total cost may include a cost related to the water quality of the water to be treated (hereinafter referred to as “water quality cost”). For example, the water quality cost can be obtained by converting the water quality into a cost based on the concept of wastewater levy or the like.

極値制御部833は、目標値補正部832から出力される荷電状態目標値に基づいて、処理コストが最小値に近づいていくような荷電状態目標値を決定及び更新を繰り返し実行する。極値制御部833がこのような荷電状態目標値の決定及び更新を繰り返し行うことで、水処理プラント1の運用にかかる処理コストを最適化することができる。極値制御部833は、このように決定した荷電状態目標値を注入量制御部834に出力する。 The extreme value control unit 833 repeatedly determines and updates the charge state target value so that the processing cost approaches the minimum value based on the charge state target value output from the target value correction unit 832. By repeatedly determining and updating the charge state target value in the extreme value control unit 833, the treatment cost required for the operation of the water treatment plant 1 can be optimized. The extreme value control unit 833 outputs the charge state target value thus determined to the injection amount control unit 834.

なお、極値制御は、必ずしも常時実行される必要はなく、観測される評価量と評価量の目標値との乖離が所定の閾値を超えている場合に実行されてもよい。また、本実施形態において、凝集剤注入制御装置80は、必ずしも極値制御部833を備える必要はない。その場合、目標値補正部832によって取得された荷電状態目標値が注入量制御部834に入力されてもよい。 It should be noted that the extreme value control does not necessarily have to be executed all the time, and may be executed when the deviation between the observed evaluation amount and the target value of the evaluation amount exceeds a predetermined threshold value. Further, in the present embodiment, the flocculant injection control device 80 does not necessarily have to include the extremum control unit 833. In that case, the charge state target value acquired by the target value correction unit 832 may be input to the injection amount control unit 834.

注入量制御部834は、被処理水の電気泳動速度の平均値を示す情報を算出部82から取得する。注入量制御部834は、取得した電気泳動速度の平均値に基づいて被処理水中のフロックの現在の荷電状態(表面電荷)を推定し、推定した現在の荷電状態と、目標値算出部831から送信された荷電状態目標値とに基づいて凝集剤の注入量を決定する。注入量制御部834は、決定した凝集剤注入量をリミット調整部90に送信する。 The injection amount control unit 834 acquires information indicating the average value of the electrophoresis speed of the water to be treated from the calculation unit 82. The injection amount control unit 834 estimates the current charge state (surface charge) of the flocs in the water to be treated based on the acquired average value of the electrophoresis speed, and the estimated current charge state and the target value calculation unit 831 The injection amount of the flocculant is determined based on the transmitted charge state target value. The injection amount control unit 834 transmits the determined coagulant injection amount to the limit adjustment unit 90.

一般に、凝集剤の注入量が不足している場合、懸濁物の表面電荷の平均値がマイナスのままとなり懸濁物同士が反発する。そのため、凝集剤の注入量が不足している状況ではフロックの形成は十分に進まない。一方で、凝集剤の注入量が過剰である場合、懸濁物の表面電荷の平均値がプラスになってしまい懸濁物同士が反発する。そのため、凝集剤の注入量が過剰である状況においてもフロックの形成は十分に進まない。 Generally, when the injection amount of the flocculant is insufficient, the average value of the surface charge of the suspension remains negative and the suspensions repel each other. Therefore, the formation of flocs does not proceed sufficiently when the injection amount of the flocculant is insufficient. On the other hand, when the injection amount of the flocculant is excessive, the average value of the surface charge of the suspension becomes positive and the suspensions repel each other. Therefore, the formation of flocs does not proceed sufficiently even in a situation where the injection amount of the flocculant is excessive.

これに対して、凝集剤の注入量が適正である場合、懸濁物の表面電荷が中和して、分子間力の作用により懸濁物同士が互いに引き合う。そのため、凝集剤の注入量が適正である状況ではフロックの形成が進む。従って、凝集剤の注入量は、懸濁物の表面電荷が中和する(ゼータ電位が約0[mV]となる)適正量に制御されることが望ましい。ただし、凝集剤の使用量を抑える必要がある場合においては、凝集剤の注入量は、懸濁物の表面電荷が中和する(ゼータ電位が約0[mV]となる)少し手前の状態となるように若干量少なめに制御されてもよい。この場合、ゼータ電位は−10mV〜−5mVの範囲内であると良いとされている。 On the other hand, when the injection amount of the flocculant is appropriate, the surface charge of the suspension is neutralized, and the suspension attracts each other by the action of the intermolecular force. Therefore, the formation of flocs proceeds when the injection amount of the flocculant is appropriate. Therefore, it is desirable that the injection amount of the flocculant is controlled to an appropriate amount that neutralizes the surface charge of the suspension (the zeta potential becomes about 0 [mV]). However, when it is necessary to reduce the amount of the flocculant used, the injection amount of the flocculant is slightly before the surface charge of the suspension is neutralized (the zeta potential becomes about 0 [mV]). It may be controlled in a slightly smaller amount so as to be. In this case, the zeta potential is preferably in the range of -10 mV to -5 mV.

しかしながら、荷電が中和されるゼータ電位0mV付近に荷電状態目標値を設定した場合であっても、凝集剤の注入量が適切でない場合もある。例えば、図6及び図7において、pHが高い場合は第2形態アルミニウムが少なく第3形態アルミニウムが多い状態である。そのため、荷電中和状態になるまでに注入する凝集剤の量は主に第2形態アルミニウムの存在比率で決まり、第3形態アルミニウムを増加させることになる。そのため、被処理水に注入される凝集剤量が相対的に多くなることになる。このような場合、荷電状態は良好であっても架橋作用を促進する第3形態アルミニウムが過剰に存在するため、粒形は大きいが壊れやすいフロックが生成されやすくなる。つまり、このような状態においては荷電状態目標値を若干マイナス側に設定することによって、第3形態アルミニウムの存在比率を少なくすることで、第2形態アルミニウムと第3形態アルミニウムの両方を効果的に作用させ、目標とする処理水質を達成することができる。このためには、後述する図10及び図11に示すように、荷電状態目標値を、荷電中和となるゼロ付近ではなく、pHに応じて調整すればよい。 However, even when the charge state target value is set near the zeta potential of 0 mV where the charge is neutralized, the injection amount of the flocculant may not be appropriate. For example, in FIGS. 6 and 7, when the pH is high, the amount of the second form aluminum is small and the amount of the third form aluminum is high. Therefore, the amount of the flocculant to be injected until the charge is neutralized is mainly determined by the abundance ratio of the second form aluminum, and the third form aluminum is increased. Therefore, the amount of the flocculant injected into the water to be treated becomes relatively large. In such a case, even if the charged state is good, the third form aluminum that promotes the cross-linking action is excessively present, so that flocs having a large grain shape but are fragile are likely to be generated. That is, in such a state, by setting the charge state target value to a slightly negative side and reducing the abundance ratio of the third form aluminum, both the second form aluminum and the third form aluminum are effectively used. It can act and achieve the target treated water quality. For this purpose, as shown in FIGS. 10 and 11 described later, the charge state target value may be adjusted according to the pH, not near zero, which is the charge neutralization.

一方、pHが低い場合は第2形態アルミニウムが多く第3形態アルミニウムが少ない状態である。そのため、荷電中和状態になるまでに注入する凝集剤の量は主に第2形態アルミニウムの存在比率で決まってくるため、第3形態アルミニウムを減少させることになる。そのため、被処理水に注入される凝集剤量が相対的に少なくなることになる。このような場合、荷電状態は良好であっても架橋作用を促進する第3形態アルミニウムが少ないため、粒形が小さいフロックが生成されやすくなる。つまり、このような状態においては、荷電状態目標値を若干プラス側に設定することによって、第3形態アルミニウムの存在比率を多くすることで、第2形態アルミニウムと第3形態アルミニウムの両方を効果的に作用させ、目標とする処理水質を達成することが可能となる。 On the other hand, when the pH is low, the amount of the second form aluminum is large and the amount of the third form aluminum is small. Therefore, the amount of the flocculant to be injected until the charge is neutralized is mainly determined by the abundance ratio of the second form aluminum, so that the third form aluminum is reduced. Therefore, the amount of the flocculant injected into the water to be treated is relatively small. In such a case, even if the charged state is good, since there is little third form aluminum that promotes the cross-linking action, flocs having a small grain shape are likely to be generated. That is, in such a state, by setting the charge state target value slightly to the plus side and increasing the abundance ratio of the third form aluminum, both the second form aluminum and the third form aluminum are effective. It is possible to achieve the target treated water quality.

そのため、注入量制御部834は、現在の荷電状態が荷電状態目標値未満である場合、凝集剤の注入量を増加させる。一方、現在の荷電状態が荷電状態目標値以上である場合には、凝集剤注入量を減少させる。ここで、凝集剤注入量をどの程度増減させるかは、現在の荷電状態と荷電状態目標値と差に応じて設定される。 Therefore, the injection amount control unit 834 increases the injection amount of the flocculant when the current charge state is less than the charge state target value. On the other hand, when the current charged state is equal to or higher than the charged state target value, the amount of the flocculant injected is reduced. Here, how much the coagulant injection amount is increased or decreased is set according to the difference between the current charge state and the charge state target value.

なお、注入量制御部834は、凝集剤を連続的に注入する場合には、時間帯ごとの注入量を決定してもよいし、凝集剤を散発的に注入する場合には、時刻ごとの注入量を決定してもよい。 The injection amount control unit 834 may determine the injection amount for each time zone when the flocculant is continuously injected, or for each time when the flocculant is sporadically injected. The injection volume may be determined.

また例えば、注入量制御部834は、電気泳動の方向が負極方向である(フロックの表面電荷がプラスである)場合、凝集剤の注入量を減少させる。この場合、注入量制御部834は、凝集剤の注入量を減少させることを指示する情報をリミット調整部90に送信する。一方、注入量制御部834は、電気泳動の方向が正極方向である場合(フロックの表面電荷がマイナスである)には、凝集剤の注入量を増加させる。この場合、注入量制御部834は、凝集剤の注入量を増加させることを指示する情報をリミット調整部90に送信する。 Further, for example, the injection amount control unit 834 reduces the injection amount of the flocculant when the direction of electrophoresis is the negative electrode direction (the surface charge of the flocs is positive). In this case, the injection amount control unit 834 transmits information instructing the limit adjustment unit 90 to reduce the injection amount of the flocculant. On the other hand, the injection amount control unit 834 increases the injection amount of the flocculant when the direction of electrophoresis is the positive electrode direction (the surface charge of the flocs is negative). In this case, the injection amount control unit 834 transmits information instructing the limit adjustment unit 90 to increase the injection amount of the flocculant.

図10及び図11は、被処理水のpHと荷電状態目標値との関係の具体例を示す図である。上述したとおり、被処理水中における各形態のアルミニウム比率は被処理水のpHに応じて異なる。そのため、図10に示すように、荷電状態目標値も被処理水のpHに応じてリアルタイムに変化する。目標値算出部831は、図10のような関係性を示す情報を予め記憶しておき、測定された被処理水のpHに応じて荷電状態目標値を決定する。 10 and 11 are diagrams showing a specific example of the relationship between the pH of the water to be treated and the target value of the charged state. As described above, the ratio of aluminum in each form in the water to be treated varies depending on the pH of the water to be treated. Therefore, as shown in FIG. 10, the charge state target value also changes in real time according to the pH of the water to be treated. The target value calculation unit 831 stores information indicating the relationship as shown in FIG. 10 in advance, and determines the charge state target value according to the measured pH of the water to be treated.

なお、被処理水のpHが頻繁に変化する場合、図10に示した関係性に基づいて荷電状態目標値を決定する方法では、荷電状態目標値を頻繁に更新する必要があり、制御が安定しない。そのような場合、荷電状態目標値は、図11に示すように、pHの変動幅に対応する範囲として定義されてもよい。このような定義によれば、pHの変化に対して、被処理水中のフロックの荷電状態が現在の目標値の範囲を超えた場合に荷電状態目標値を更新すればよく、制御を安定させることができる。 When the pH of the water to be treated changes frequently, in the method of determining the charge state target value based on the relationship shown in FIG. 10, it is necessary to frequently update the charge state target value, and the control is stable. do not do. In such a case, the charge state target value may be defined as a range corresponding to the fluctuation range of pH, as shown in FIG. According to such a definition, the charge state target value may be updated when the charge state of the flocs in the water to be treated exceeds the range of the current target value in response to a change in pH, thereby stabilizing the control. Can be done.

また、図11に示すように、被処理水のpHと荷電状態目標値との関係性は、プラント運用上重視されるべき事項に応じて複数パターンの関係性が定義されてもよい。例えば、図11に示すように、処理水質を重視する第1のパターン、処理コストを重視する第2のパターン、両者のバランスを重視する第3のパターンごとに異なる関係性が定義されてもよい。このような関係性を定義することで、プラントの運用方針に応じた適切な荷電状態目標値を選択することができる。 Further, as shown in FIG. 11, the relationship between the pH of the water to be treated and the charge state target value may be defined as a relationship of a plurality of patterns according to matters to be emphasized in plant operation. For example, as shown in FIG. 11, different relationships may be defined for each of the first pattern that emphasizes the quality of treated water, the second pattern that emphasizes the treatment cost, and the third pattern that emphasizes the balance between the two. .. By defining such a relationship, it is possible to select an appropriate charge state target value according to the operation policy of the plant.

このように構成された実施形態の凝集剤注入制御システム2は、被処理水のpHと被処理水中のフロックの荷電状態目標値とに基づいて被処理水に対する凝集剤の注入量を制御することにより、凝集剤の注入量をより適切な量に制御することができる。 The flocculant injection control system 2 of the embodiment configured as described above controls the injection amount of the flocculant into the water to be treated based on the pH of the water to be treated and the charge state target value of the flocs in the water to be treated. Therefore, the injection amount of the flocculant can be controlled to a more appropriate amount.

(第2の実施形態)
図12は、第2の実施形態の凝集制御システム2aを備える水処理プラント1aの構成の具体例を示す図である。水処理プラント1aは、凝集剤注入制御システム2に代えて凝集剤注入制御システム2aを備える点、流量調整装置4及び攪拌強度調整装置5をさらに備える点で実施形態の水処理プラント1と異なる。図12において、水処理プラント1と同様の構成については図1と同じ符号を付すことにより以下での説明を省略する。
(Second embodiment)
FIG. 12 is a diagram showing a specific example of the configuration of the water treatment plant 1a including the agglutination control system 2a of the second embodiment. The water treatment plant 1a is different from the water treatment plant 1 of the embodiment in that it includes a flocculant injection control system 2a instead of the flocculant injection control system 2, and further includes a flow rate adjusting device 4 and a stirring intensity adjusting device 5. In FIG. 12, the same configuration as that of the water treatment plant 1 is designated by the same reference numerals as those in FIG. 1, and the description thereof will be omitted below.

凝集剤注入制御システム2aは、リミット調整部90を備えない点、調整装置100をさらに備える点で第1実施形態の凝集剤注入制御システム2と異なる。調整装置100は、pH調整剤注入装置3、流量調整装置4、攪拌強度調整装置5、凝集剤注入装置70及び凝集剤注入制御装置80と通信可能に構成される。この場合、凝集剤注入制御装置80は、注入量情報を調整装置100に送信する。調整装置100は、凝集剤注入制御装置80から送信された注入量情報に基づいて、pH調整剤注入装置3、流量調整装置4、攪拌強度調整装置5及び凝集剤注入装置70を制御する。 The coagulant injection control system 2a is different from the coagulant injection control system 2 of the first embodiment in that it does not include the limit adjusting unit 90 and further includes the adjusting device 100. The adjusting device 100 is configured to be communicable with the pH adjusting agent injection device 3, the flow rate adjusting device 4, the stirring intensity adjusting device 5, the coagulant injection device 70, and the coagulant injection control device 80. In this case, the flocculant injection control device 80 transmits the injection amount information to the adjusting device 100. The adjusting device 100 controls the pH adjusting agent injection device 3, the flow rate adjusting device 4, the stirring intensity adjusting device 5, and the coagulant injection device 70 based on the injection amount information transmitted from the coagulant injection control device 80.

流量調整装置4は、凝集剤注入制御システム2aの制御に基づいて着水井10に対する原水の流入量を調整する。具体的には、流量調整装置4は、流量調整弁13の弁開度を制御することにより原水の流入量を調整する。 The flow rate adjusting device 4 adjusts the inflow amount of raw water to the landing well 10 based on the control of the coagulant injection control system 2a. Specifically, the flow rate adjusting device 4 adjusts the inflow amount of raw water by controlling the valve opening degree of the flow rate adjusting valve 13.

攪拌強度調整装置5は、凝集剤注入制御システム2aの制御に基づいてフロック形成池30−1〜30−3に備えられた攪拌装置31−1〜31−3の攪拌強度を調整する。 The stirring intensity adjusting device 5 adjusts the stirring intensity of the stirring devices 31-1 to 1-31-3 provided in the floc forming ponds 30-1 to 30-3 based on the control of the flocculant injection control system 2a.

調整装置100は、凝集剤注入制御装置80から注入量情報を取得し、取得した注入量情報に基づいてpH調整剤注入装置3、流量調整装置4、攪拌強度調整装置5及び凝集剤注入装置70を制御する。 The adjusting device 100 acquires injection amount information from the coagulant injection control device 80, and based on the acquired injection amount information, the pH adjusting agent injecting device 3, the flow rate adjusting device 4, the stirring intensity adjusting device 5, and the coagulant injecting device 70. To control.

図13は、第2の実施形態における調整装置100の構成の具体例を示す図である。調整装置100は、バスで接続されたCPUやメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。調整装置100は、プログラムの実行によって注入量情報取得部101、攪拌強度制御部102、凝集剤注入制御部103、pH調整剤注入制御部104及び流量制御部105を備える装置として機能する。なお、調整装置100の各機能の全て又は一部は、ASICやPLDやFPGA等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。 FIG. 13 is a diagram showing a specific example of the configuration of the adjusting device 100 in the second embodiment. The adjusting device 100 includes a CPU, a memory, an auxiliary storage device, and the like connected by a bus, and executes a program. The adjusting device 100 functions as a device including an injection amount information acquisition unit 101, a stirring intensity control unit 102, a flocculant injection control unit 103, a pH adjuster injection control unit 104, and a flow rate control unit 105 by executing a program. In addition, all or a part of each function of the adjustment device 100 may be realized by using hardware such as ASIC, PLD and FPGA. The program may be recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium is, for example, a flexible disk, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM or a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in a computer system. The program may be transmitted over a telecommunication line.

注入量情報取得部101は、凝集剤注入制御装置80から注入量情報を取得し、取得した注入量情報を攪拌強度制御部102、凝集剤注入制御部103、pH調整剤注入制御部104及び流量制御部105に出力する。 The injection amount information acquisition unit 101 acquires injection amount information from the coagulant injection control device 80, and uses the acquired injection amount information as the stirring intensity control unit 102, the coagulant injection control unit 103, the pH adjuster injection control unit 104, and the flow rate. Output to the control unit 105.

攪拌強度制御部102は、注入量情報に基づいて攪拌装置31−1〜31−3の攪拌強度を決定する。攪拌強度制御部102は、フロック形成池30−1〜30−3において、決定した攪拌強度で被処理水が攪拌されるように攪拌装置31−1〜31−3を制御する。 The stirring intensity control unit 102 determines the stirring intensity of the stirring device 31-1 to 1-31-3 based on the injection amount information. The stirring strength control unit 102 controls the stirring device 31-1 to 31-3 so that the water to be treated is stirred at the determined stirring strength in the floc forming ponds 30-1 to 30-3.

凝集剤注入制御部103は、混和池20において、注入量情報が示す注入量の凝集剤が被処理水に注入されるように凝集剤注入装置70を制御する。 The coagulant injection control unit 103 controls the coagulant injection device 70 in the mixing pond 20 so that the coagulant of the injection amount indicated by the injection amount information is injected into the water to be treated.

pH調整剤注入制御部104は、注入量情報に基づいて被処理水に対するpH調整剤の注入量を決定する。pH調整剤注入制御部104は、混和池20に送られる被処理水に対して、決定した注入量のpH調整剤が注入されるようにpH調整剤注入装置3を制御する。 The pH adjuster injection control unit 104 determines the injection amount of the pH adjuster into the water to be treated based on the injection amount information. The pH adjuster injection control unit 104 controls the pH adjuster injection device 3 so that the determined injection amount of the pH adjuster is injected into the water to be treated sent to the mixing pond 20.

流量制御部105は、注入量情報に基づいて着水井10に流入させる原水の流入量を決定する。流量制御部105は、決定した流入量の原水が着水井10に流入するように流量調整装置4を制御する。 The flow rate control unit 105 determines the inflow amount of raw water to be flowed into the landing well 10 based on the injection amount information. The flow rate control unit 105 controls the flow rate adjusting device 4 so that the determined inflow amount of raw water flows into the landing well 10.

このように構成された第2の実施形態の凝集剤注入制御システム2aは、決定した凝集剤注入量に基づいて、凝集剤の注入のみならず、pH調整剤の注入や原水の流入、フロック形成池における攪拌強度を制御することができる。このような制御を行うことにより、水処理プロセスをより精度良く制御することが可能となり、凝集剤の注入量をより適切な量に制御することができる。 The coagulant injection control system 2a of the second embodiment configured as described above is based on the determined coagulant injection amount, not only the injection of the coagulant but also the injection of the pH adjuster, the inflow of raw water, and the formation of flocs. The stirring intensity in the pond can be controlled. By performing such control, the water treatment process can be controlled more accurately, and the injection amount of the flocculant can be controlled to a more appropriate amount.

なお、調整装置100は、水処理プラント1の運転員による情報入力の操作を受け付けるように構成されてもよい。例えば、調整装置100は、凝集剤又はpH調整剤の注入量を示す情報、着水井10に流入させる原水の流量を示す情報、各攪拌装置の回転数の変更に関する情報等の入力を受け付ける。この場合、調整装置100は、入力された情報に基づいて凝集剤注入量を変更してもよい。また、この場合、調整装置100は、入力された情報に基づいて、各攪拌装置の回転数を変更してもよい。 The adjusting device 100 may be configured to accept an operation for inputting information by an operator of the water treatment plant 1. For example, the adjusting device 100 accepts input of information indicating the injection amount of the flocculant or the pH adjusting agent, information indicating the flow rate of the raw water flowing into the landing well 10, information regarding the change in the rotation speed of each stirring device, and the like. In this case, the adjusting device 100 may change the coagulant injection amount based on the input information. Further, in this case, the adjusting device 100 may change the rotation speed of each stirring device based on the input information.

また、調整装置100は、第1の実施形態の凝集剤注入制御システム2におけるリミット調整部90の機能を備えてもよい。 Further, the adjusting device 100 may have the function of the limit adjusting unit 90 in the flocculant injection control system 2 of the first embodiment.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、被処理水中のフロックの荷電状態の目標値を算出する目標値算出部831と、目標値算出部831によって算出されたフロックの荷電状態の目標値に基づいて、被処理水中のフロックの荷電状態が、目標値に近づくように凝集剤注入量を制御する注入量制御部834と、を持つことにより、凝集剤の注入量をより適切な量に制御することができる。 According to at least one embodiment described above, the target value calculation unit 831 for calculating the target value of the flock charge state in the water to be treated and the target value of the flock charge state calculated by the target value calculation unit 831 Based on this, the injection amount of the flocculant is controlled to a more appropriate amount by having an injection amount control unit 834 that controls the injection amount of the flocculant so that the charge state of the flocs in the water to be treated approaches the target value. can do.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.

1,1a…水処理プラント、2,2a…凝集剤注入制御システム、3…pH調整剤注入装置、4…流量調整装置、5…攪拌強度調整装置、10…着水井、11…水質計、12…流量計、13…流量調整弁、20…混和池、21…攪拌装置、22…pH計、30,30−1〜30−3…フロック形成池、31−1〜31−3…攪拌装置、40…沈殿池、41…水質計、42…ろ過時間指標測定装置、50…ろ過池、51…水位上昇測定装置、55…浄水池、60…浄水池、61…過池洗浄ポンプ、62…排泥池、70…凝集剤注入装置、80,80a…凝集剤注入制御装置、81…解析部、810…光源部、811…撮像部、812…速度測定部、82…算出部、83…制御部、831…目標値算出部、832…目標値補正部、833…極値制御部、834…注入量制御部、90…リミット調整部、100…調整装置、101…注入量情報取得部、102…攪拌強度制御部、103…凝集剤注入制御部、104…調整剤注入制御部、105…流量制御部、200…セル、210…負極、220…正極、230…電圧供給部、300…懸濁液 1,1a ... water treatment plant, 2,2a ... flocculant injection control system, 3 ... pH adjuster injection device, 4 ... flow rate adjuster, 5 ... stirring intensity adjuster, 10 ... water well, 11 ... water quality meter, 12 ... Flow meter, 13 ... Flow control valve, 20 ... Mixing pond, 21 ... Stirrer, 22 ... PH meter, 30, 30-1 to 30-3 ... Flock forming pond, 31-1 to 1-3 ... Stirrer, 40 ... Sedimentation pond, 41 ... Water quality meter, 42 ... Filtration time index measuring device, 50 ... Filtration pond, 51 ... Water level rise measuring device, 55 ... Water purification pond, 60 ... Purifying pond, 61 ... Over pond cleaning pump, 62 ... Exhaust Mud pond, 70 ... coagulant injection device, 80, 80a ... coagulant injection control device, 81 ... analysis unit, 810 ... light source unit, 811 ... image pickup unit, 812 ... speed measurement unit, 82 ... calculation unit, 83 ... control unit , 831 ... Target value calculation unit, 832 ... Target value correction unit, 833 ... Extreme value control unit, 834 ... Injection amount control unit, 90 ... Limit adjustment unit, 100 ... Adjustment device, 101 ... Injection amount information acquisition unit, 102 ... Stirring intensity control unit, 103 ... coagulant injection control unit, 104 ... adjuster injection control unit, 105 ... flow control unit, 200 ... cell, 210 ... negative electrode, 220 ... positive electrode, 230 ... voltage supply unit, 300 ... suspension

Claims (9)

被処理水のアルカリ度が所定の値となるように、原水に注入するpH調整剤の注入量を決定するpH調整剤注入装置と、
前記被処理水にアルミニウムを主成分とする凝集剤を注入する凝集剤注入装置と、
前記原水と前記pH調整剤と前記凝集剤とが混和した前記被処理水のpHを測定するpH計と、
前記凝集剤注入量を制御する凝集剤注入制御装置と
を備える水処理システムであって、
前記凝集剤注入制御装置は、
前記pH計が測定した前記被処理水のpHに基づいて前記被処理水中のフロックの荷電状態の目標値を算出する目標値算出部と、
前記目標値算出部によって算出されたフロックの荷電状態の目標値に基づいて、前記被処理水中のフロックの荷電状態が、前記目標値に近づくように前記凝集剤注入量を制御する注入量制御部と、
を備える水処理システム
A pH adjuster injection device that determines the injection amount of the pH adjuster to be injected into the raw water so that the alkalinity of the water to be treated becomes a predetermined value.
A coagulant injection device that injects a coagulant containing aluminum as a main component into the water to be treated, and
A pH meter that measures the pH of the water to be treated, which is a mixture of the raw water, the pH adjuster, and the flocculant.
With a flocculant injection control device that controls the injection amount of the flocculant
It is a water treatment system equipped with
The flocculant injection control device is
A target value calculation unit that calculates a target value of the charge state of flocs in the water to be treated based on the pH of the water to be treated measured by the pH meter.
Based on the target value of the charge state of flocs calculated by the target value calculation portion, the charged state of the flocs in the water to be treated is, injection rate control for controlling the injection amount of the flocculant so as to come close to the target value Department and
A water treatment system equipped with.
前記凝集剤注入制御装置は、
電圧を印加した前記被処理水を所定周期で撮像した複数の画像それぞれについて、前記画像に写る複数のフロックの位置を特定し、前記複数の画像における前記フロックの位置の変化に基づいて、前記フロックの荷電状態を表す前記フロックの電気泳動速度を測定する解析部をさらに備え、
前記注入量制御部は、前記フロックの荷電状態の目標値と、前記解析部が測定した前記電気泳動速度が表す前記フロックの荷電状態とに基づくフィードバック制御により、前記凝集剤の注入量を制御する
請求項1に記載の水処理システム
The flocculant injection control device is
For each of the plurality of images obtained by capturing the water to be treated with a voltage at a predetermined cycle, the positions of the plurality of flocs appearing in the images are specified, and the flocs are based on the change in the position of the flocs in the plurality of images. Further equipped with an analysis unit for measuring the electrophoresis speed of the floc, which represents the charge state of the
The injection amount control unit controls the injection amount of the flocculant by feedback control based on the target value of the charge state of the flock and the charge state of the flock represented by the electrophoresis rate measured by the analysis unit. The water treatment system according to claim 1.
前記凝集剤注入制御装置は、
前記被処理水中のフロックの凝集又は沈降に影響を与える要因の発生に応じて前記目標値を補正する目標値補正部と、
をさらに備える、
請求項1または2に記載の水処理システム
The flocculant injection control device is
A target value correction unit that corrects the target value according to the occurrence of a factor that affects the aggregation or sedimentation of flocs in the water to be treated.
Further prepare,
The water treatment system according to claim 1 or 2 .
前記目標値補正部は、前記被処理水の水温と、凝集剤が注入された前記被処理水を急速攪拌する急速混和池における攪拌強度と、前記急速混和池における前記被処理水の滞留時間と、前記急速混和池の後段で前記被処理水を緩速攪拌する緩速攪拌池における攪拌強度と、前記緩速攪拌池における前記被処理水の滞留時間と、前記緩速攪拌池の後段で前記被処理水中のフロックを沈降分離する沈殿池における前記被処理水の滞留時間と、前記沈殿池においてフロックの沈降を促進させるための構造物の有無と、前記沈殿池の出口付近における前記被処理水の水質と、前記沈殿池の後段で前記被処理水をろ過するろ過池におけるろ過速度と、前記ろ過池の出口付近における水質と、のうちのいずれか一つ以上に基づいて前記要因の発生を検知する、
請求項に記載の水処理システム
The target value correction unit includes the water temperature of the water to be treated, the stirring intensity in the rapid mixing pond that rapidly stirs the water to be treated in which the flocculant is injected, and the residence time of the water to be treated in the rapid mixing pond. The stirring strength in the slow-speed stirring pond that slowly stirs the water to be treated in the subsequent stage of the rapid mixing pond, the residence time of the water to be treated in the slow-speed stirring pond, and the above-mentioned in the subsequent stage of the slow-speed stirring pond. The residence time of the water to be treated in the settling pond that settles and separates the flocs in the water to be treated, the presence or absence of a structure for promoting the settling of flocs in the settling pond, and the water to be treated near the outlet of the settling pond. The occurrence of the factor is based on any one or more of the water quality of the above, the filtration rate in the filter pond that filters the water to be treated in the subsequent stage of the settling pond, and the water quality in the vicinity of the outlet of the filter pond. Detect,
The water treatment system according to claim 3 .
前記凝集剤注入制御装置は、
前記注入量制御部によって算出された前記凝集剤注入量が所定の上限値より多い場合には凝集剤注入量を前記上限値以下に制御し、前記凝集剤注入量が所定の下限値より小さい場合には凝集剤注入量を前記下限値以上に制御するリミット調整部をさらに備える、
請求項1からのいずれか一項に記載の水処理システム
The flocculant injection control device is
The injection volume the calculated by the control unit when the injection amount of the aggregating agent is more than a predetermined upper limit value by controlling the injection amount of coagulant below the upper limit, the amount of implanted a predetermined lower limit value of the flocculant If it is smaller than that, a limit adjusting unit for controlling the injection amount of the flocculant to be equal to or higher than the lower limit is further provided.
The water treatment system according to any one of claims 1 to 4 .
前記リミット調整部は、前記pH計が測定した前記被処理水のpHに基づいて前記上限値及び前記下限値を決定する、
請求項に記載の水処理システム
The spacing regulating unit determines the upper limit value and the lower limit value based on the p H of the water to be treated the pH meter was measured,
The water treatment system according to claim 5 .
前記凝集剤注入制御装置は、
前記被処理水の処理に関するコストである処理コストを算出し、算出した前記処理コストと、前記目標値とに基づいて、前記処理コストが最小値に近づいていくように荷電状態の目標値を更新する極値制御部をさらに備える、
請求項1から6のいずれか一項に記載の水処理システム
The flocculant injection control device is
Wherein calculating a processing cost is the cost related to the processing of the water to be treated, and calculated the processing costs, pre SL based on the target value, the target value of charge state such that the processing cost approaches the minimum value Further equipped with an extreme value control unit to be updated,
The water treatment system according to any one of claims 1 to 6.
前記極値制御部は、前記処理における凝集剤の使用量と、前記処理におけるpH調整剤の使用量と、前記処理で発生した汚泥の処分に要するコストと、前記被処理水をろ過するろ過池の洗浄に要するコストと、前記水処理システムが備える機械的構造物の駆動に要するコストと、のうちのいずれか一つ以上に基づいて前記処理コストを算出する、
請求項に記載の水処理システム
The extreme value control unit uses an amount of a flocculant in the treatment, an amount of a pH adjuster used in the treatment, a cost required for disposing of sludge generated in the treatment, and a filtration pond for filtering the water to be treated. The treatment cost is calculated based on one or more of the cost required for cleaning and the cost required for driving the mechanical structure included in the water treatment system.
The water treatment system according to claim 7 .
被処理水のアルカリ度が所定の値となるように、原水に注入するpH調整剤の注入量を決定し、
前記原水と前記pH調整剤とアルミニウムを主成分とする凝集剤とが混和した前記被処理水のpHを測定し、
測定した前記被処理水のpHに基づいて前記被処理水中のフロックの荷電状態の目標値を算出し、
算出された前記フロックの荷電状態の目標値に基づいて、前記被処理水中のフロックの荷電状態が、前記目標値に近づくように前記凝集剤注入量を制御し、
前記凝集剤の注入量に従って前記被処理水に前記凝集剤を注入する
水処理方法。
Determine the injection amount of the pH adjuster to be injected into the raw water so that the alkalinity of the water to be treated becomes a predetermined value.
The pH of the water to be treated, which is a mixture of the raw water, the pH adjuster and an aluminum-based flocculant, is measured.
Based on the measured pH of the water to be treated , the target value of the charge state of the flocs in the water to be treated was calculated.
Based on the target value of the charge state of the calculated the flock, the the charged state of the flocs in the water to be treated, to control the injection amount of the flocculant to approach the target value,
The flocculant is injected into the water to be treated according to the injection amount of the flocculant.
Water treatment method.
JP2017219379A 2017-11-14 2017-11-14 Water treatment system and water treatment method Active JP6976143B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017219379A JP6976143B2 (en) 2017-11-14 2017-11-14 Water treatment system and water treatment method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017219379A JP6976143B2 (en) 2017-11-14 2017-11-14 Water treatment system and water treatment method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019089022A JP2019089022A (en) 2019-06-13
JP6976143B2 true JP6976143B2 (en) 2021-12-08

Family

ID=66835508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017219379A Active JP6976143B2 (en) 2017-11-14 2017-11-14 Water treatment system and water treatment method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6976143B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7303101B2 (en) * 2019-12-23 2023-07-04 株式会社クボタ Model generation device, estimation device, model generation method and estimation method
JP7395414B2 (en) * 2020-04-09 2023-12-11 株式会社東芝 Electrophoresis speed measurement method, electrophoresis speed measurement device, aggregation control device, program and agglutination control system
CN111762997A (en) * 2020-06-30 2020-10-13 绍兴市城投再生资源有限公司 Flocculant quantity control method for waste slurry treatment
KR102454792B1 (en) * 2020-10-28 2022-10-17 주식회사 에스비이앤이 Apparatus and method for remote automatic injection of coagulant for smart sewage treatment

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03288503A (en) * 1990-03-31 1991-12-18 Ebara Infilco Co Ltd Flocculant injection control method
JP3905663B2 (en) * 1999-04-20 2007-04-18 オルガノ株式会社 Solid-liquid separator and flocculation condition determination method
JP2003200175A (en) * 2002-01-08 2003-07-15 Toshiba Corp Flocculant injection control method and flocculant injection control system
JP3690677B2 (en) * 2002-08-28 2005-08-31 株式会社荏原製作所 Determination method of appropriate amount of flocculant and determination indicator used therefor
JP4230787B2 (en) * 2003-01-21 2009-02-25 株式会社東芝 Flocculant injection control device
JP6270655B2 (en) * 2014-07-28 2018-01-31 株式会社東芝 Flock aggregation condition control method, floc aggregation condition control device, water treatment method and water treatment apparatus
JP6577383B2 (en) * 2016-02-03 2019-09-18 株式会社東芝 Aggregation controller

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019089022A (en) 2019-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6976143B2 (en) Water treatment system and water treatment method
JP5208061B2 (en) Flocculant injection control system
JP5951423B2 (en) Flocculant injection control method and flocculant injection control system
JP7179486B2 (en) Coagulant injection control device, coagulant injection control method and computer program
KR101645540B1 (en) Method for feeding coagulant for water-purification and apparatus for water-purification using the same
JP6577383B2 (en) Aggregation controller
JP6633342B2 (en) Coagulant injection support device and control method
KR101523471B1 (en) Apparatus for automatic control of coagulant dosing and method for automatic control of coagulant dosing using the same
JP4505772B2 (en) Coagulant injection control method for water purification plant
JP6437394B2 (en) Water treatment method, water treatment facility, injected flocculant amount evaluation system and residual flocculant amount estimation device
JP2016191679A (en) Flocculation state detection method, chemical injection control method and chemical injection control device
JP6797718B2 (en) Aggregation control device, aggregation control method and aggregation control system
JP7249818B2 (en) Coagulant injection control device, coagulant injection control method and computer program
JP7074406B2 (en) Drug addition amount control device and drug addition amount control method
JP6599704B2 (en) Flocculant injection rate determination method and flocculant injection rate determination device
JP6270655B2 (en) Flock aggregation condition control method, floc aggregation condition control device, water treatment method and water treatment apparatus
JP2022174886A (en) Flocculant injection control method and flocculant injection control device
JPH06226011A (en) Flocculant injection control method in water treating flocculation process and flocculant injection control device
KR20140059557A (en) Water treating apparatus with means for adjusting injection amount of coagulant and method for adjusting injection amount of coagulant
JP2674225B2 (en) Flock formation control device
JP6173808B2 (en) Setting method of coagulant injection rate
JP2007007601A (en) Purified water treatment method and system
JP2002066568A (en) Water treating method and apparatus
JP7395414B2 (en) Electrophoresis speed measurement method, electrophoresis speed measurement device, aggregation control device, program and agglutination control system
JP6385860B2 (en) Aggregation state determination method and aggregation state determination device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201016

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210709

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210720

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210916

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211012

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211109

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6976143

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150